手机上亿像素时代，汽车为什么顶配才800万？

摘要：豪威汽车CIS系列专题ADAS篇（二）高分辨趋势下的图像传感技术
 

引言：

消费者、政策/法规、市场三合力，不断推动ADAS渗透率提升。2022年3月国内新车L2级配套量接近41.6万，渗透率近30%。ADAS成标配，CIS如何升级？
 
豪威集团汽车CIS系列专题ADAS篇将分5期，每期一个硬核知识点，助您详尽了解ADAS领域应用、技术趋势与车规产品。
 
上期科普了为什么图像传感器芯片上车难，以及豪威在可靠性和功能安全方面的全方位保障。本期将聚焦ADAS高分辨趋势下的图像传感技术。
                                                             
在分辨率上，初期汽车图像传感器以VGA产品至200万像素为主。而英国市场调研公司Smithers Apex 2018年发布的《至2023年ADAS与自动驾驶对图像传感器的技术需求分析报告》指出图像传感器需达到800万像素单目分辨率。
 
VGA-200万像素阶段

自1991年第一款搭载车载摄像头的商用汽车诞生，早期汽车CIS以VGA产品为主，多用于后视，辅助驾驶员倒车。后视摄像头不重分辨率，重低光性能和紧凑尺寸，因此该领域的图像传感器一直以VGA至1M产品为主。
 
2006年，360度全景环视进入人们视野，开始进入快速发展和初步应用阶段。这一阶段CIS需要达到1M以上，以适配广角镜头，减少形变。
 
在VGA-2M产品上，豪威入局早、产品齐全、方案久经客户验证。自豪威2005年进入车载市场起，便紧跟市场需求，与欧美老牌豪车品牌、Tier-1 一级材料供应商共同定义开发车载CIS，同时严控供应链，坚持选择具备车载产品生产优势的顶级供应链合作伙伴生产所有车规产品，确保生产制程、工艺先进可靠。
2005年，市面上车载摄像头以CCD为主，CMOS占比较小。响应客户对更小、性价比更高CMOS类图像传感器的需求，豪威发布了首颗车用VGA CMOS图像传感器。2008年，在360度环视需求出现伊始，豪威发布业内第一款100万像素车载CIS OV9710。
 
在此后的十多年，豪威不断根据客户需求，优化迭代VGA-2M图像传感器，产品凭借高质量、高可靠性，久经市场验证。2012年发布的VGA产品OV7955在十年后的今天仍被市场认可，拥有不少出货量。2016年发布的OV1065X与OV1064X系列提供不同的color fitter (RCCC/RCCBRGGB)方案，是业界主流的1.3M与1.7M ADAS方案。相比竞争对手同类产品，豪威图像传感器在市场验证及供应链上凸显优势。
 
高分辨率阶段
ADAS前视摄像头要求探测更远的车、行人，同时感知内容更精细，以供算法平台识别处理。200万像素及以下产品最远探测距离120m，远远不够高速行驶时准确识别远处物体。所以整个行业正在积极开发和部署800万像素车载摄像头，最远探测距离高达250m。
 
基于车规产品的成熟设计与上车经验，依托手机、安防等高分辨率市场的领先技术，豪威集团于2019年领先在全球推出首款具备LFM的高端800万像素产品OX08B40，帮助车辆快速、精确识别路标和交通信号等路况，填补了国内800万像素车载CIS产品空白。
 
/小知识/
车规产品开发周期极长，一般至少需要2-3年左右。相比消费端CIS，车规产品对质量与可靠性要求更严苛，搭载功能更多。豪威高分辨率产品均由具备先进制程与工艺的顶级供应链合作伙伴生产，确保可靠性。OX08B40是国内唯一符合ASIL-C功能安全和AEC-Q100 2级认证的8MP CIS产品，也是全球范围内车厂最主流使用的ADAS 8MP CIS产品。据悉，国内友商尚未实现同类产品量产。
 
为什么业内800万车载产品寥寥无几？首先市场需求近几年才出现。其次，高分辨率，意味着更多像素，硬币的另一面是智能化时代产品越来越小巧。如何在像素增加的同时，做到更小的尺寸，确保成像效果，并搭载更多的功能是一个难题。
 
为解决该痛点，豪威不断革新车载图像传感器技术，走过了OmniPixel®3-HS、OmniBSI™、OmniBSI™-2、PureCel®Plus四代工艺，像素由原来的4.2um发展到了2.1um的同时，大幅提升了Pixel性能，增加了更多功能。
 


OX08B40系列正是采用了豪威集团最新的PureCel®Plus-S像素架构。该技术采用堆叠架构，并引入埋藏式彩色滤光片阵列（BCFA）、深槽隔离（DTI）等功能来增强传感器技术。

1. 堆叠架构：该技术将成像阵列和处理功能分为两层，实现更小的晶片尺寸及附加功能。

 
2）BCFA：BCFA显著提高了不同入射角度的光的采集宽容度，同时使设计更紧凑。


 
3）DTI：通过在硅片内的像素之间设置隔离来降低串扰，以获得更好的主光角（CRA）的容忍度。



采用以上创新架构，可以实现更小晶片尺寸，更低功耗，但性能却不打折扣——获得了更优异的弱光性能、成像品质、动态范围，搭载更多功能和算法，例如HALE（HDR和LFM组合算法）及网络安全功能。