豪威集团刘琦：智能图像传感器赋能自动驾驶

2020年6月22日-23日，由南京经济技术开发区与盖世汽车联合主办的“2020第三届全球自动驾驶论坛”隆重召开。本次论坛重点围绕与自动驾驶规模化商用有关的核心技术、法律法规、技术评测、商业模式等话题展开探讨，下面是豪威集团中国区汽车电子业务部总经理刘琦在本次论坛上的发言：

豪威集团中国区汽车电子业务部总经理 刘琦

谢谢周总，还有南京经开区邀请我们来参加这个论坛，我会给大家分享一下我们对自动驾驶的一些看法。

开始之前，先简单介绍一下我们公司。豪威科技创办于1995年，我们在图像传感器这个领域已经工作了超过20年了，并在2018年完成了跟国内上市公司韦尔半导体的合并。同年我们收购了另外一家图像传感器的公司，三家公司整合成为现在的豪威集团。今年上半年，我们又收购了美国新思半导体的TDDI业务。到现在为止，我们其实是一家产品种类覆盖比较广的公司，当然了，我们最主要的销售额还是来自于图像传感器这个领域。

回到图像传感器本身，我们现在80%的生意还是来自于图像传感器，就是一个光电转换的器件。在我们生活当中，图像传感器可以说是无处不在，可能大家每个人都有智能手机，现在智能手机上至少有5—6个图像传感器。而且我看到过一个报道，在去年的时候，一台智能手机上图像传感器的成本是首次超过了主处理器，大概可能达到接近100美金。我们的道路上到处都是图像传感器，等一下会简单介绍一下我们看到一辆自动驾驶的车上大概会用到多少图像传感器。

这个是简单介绍一下图像传感器的发展趋势，手机图像传感器的规模大概接近100亿美金，电脑大概还有4亿美金，安防有5亿，汽车大概有接近9亿，新兴市场有接近100M，医疗接近27M。

简单讲一下我们豪威集团在图像传感器几个细分领域的市场地位，我们在手机市场现在是排名第三，安防是排名第一，汽车是排名第二，笔记本、平板现在也是排名第一。在一些新兴市场现在排名第一，医疗也是排名第一。

这边特别想强调一下，可能从市场定位上来讲，我们在手机和安防目前来讲是图像传感器最大的两个领域上，现在分别排第三和第一，我们的定位是中端，目前在往高端发展。汽车市场，我们在欧洲是市场排名第一，在一些豪华品牌都是市场占有率超过50%。

说到自动驾驶，我们可以分成三部分，感知、决策和执行，对于我们来讲，我们作为一家二级供应商，一家半导体公司，我们想做的事情，就是努力把感知的部分能够做好，能够为后面的决策和执行提供更准确的输入。

这个是根据我们在跟国内外大量的整车厂交流过程当中，他们提出来的当这个车达到L4或者L5自动驾驶的时候，图像传感器的配置，前视是以1—3目为主，主要是1目的，一些高端的车或者具备比较先进的自动驾驶的可能需要3目的摄像头。侧向感知是2—4目、后向感知是需要1目，四环视及APA需要4目，舱内驾驶员监测至少需要1—2目的，将来到L4或者L5自动驾驶以后，对于乘客来讲我们也要了解乘客的状态，或者乘客下车以后有没有问题，这个也是我们需要实现的功能，也需要1目摄像头。行车记录仪，也是将来出现事故以后取证的一个重要的装备，包括今年我们国家也出了一个法规，到2021年1月开始，要求行车记录仪或者是事件记录仪要二选一，要强制安装。这样算下来的话，基本上将来每一辆车需要配置接近少则11目，多则可能在15目的摄像头。全球汽车的产量一年大概在8000—1亿辆之间，大概可以算出来整个市场规模可能会接近15—18亿的数量。按照汽车图像传感器的平均售价，一般可能会超过4—5美金，整个市场规模可能会达到接近上百亿美金。这也就是为什么现在所有的这些图像传感器，甚至一些半导体公司和初创企业都希望能够进入这个市场，能够在这个市场里面去分一杯羹。因为随着经济发展，汽车图像传感器用量可能会超过安防，会成为仅次于手机的一个最大的图像传感器市场。

汽车半导体本身是一个需要积累的行业，因为汽车上所有的东西都需要经过非常苛刻的测试，包括高低温、可靠性、振动，而且汽车有它自己比较独特的质量体系，每一家整车厂都有自己质量体系的要求。实际上任何一家半导体公司想在汽车行业立足，要过很多关。我们在汽车行业已经做了15年了，我们在汽车行业出货超过8亿颗，我们的产品得到所有整车厂，应该说全球任何一家整车厂都或多或少用到我们的图像传感器。

从2005年开始我们量产第一颗车用的图像传感器，包括一些汽车上的新技术也是我们在引导。到2009年我们第一代大象素技术量产，这里可能讲的是我们在汽车上的关键技术经过很多轮迭代，已经非常成熟，大家可以放心使用。到2018年的时候，我们也量产了第一代的深景技术，也是为了提高图像传感器本身单象素灵敏度的一个技术。

这边简单讲一下，从汽车图像传感器和手机也好，安防也好，在不同的地方，从需求来讲跟手机和安防是有很大的差别。我们把汽车的这些图像传感器，按应用来说，大致分成了四类。第一类就是给人看的，这个是需要去还原颜色，需要把这个图像显示出来给人看。这一类的技术，现在用得最多的就是行车记录仪、环视、后视，我们用于人类视觉的一类图像传感器，这个对于技术来说，像功能安全是一个必须的，我们公司从去年开始基本上完成功能安全B等级的要求。

低功耗，因为图像传感器本身对温度非常敏感，温度提升以后它的性能会极速下降。做到低功耗，第一，可以帮助整车厂节省成本，比如说原来可以用金属壳散热，功耗降低以后可以用塑料外壳，塑料外壳会比金属外壳省钱。我们现在主推的封装是CSP的，也是行业里面最小的一个封装，这个里面有豪威集团很多自己的专利技术。我们可以做到在同类产品当中，我们的尺寸最小。

另外，不同的CFA，图像传感器会有不同的需求，随着一些机器视觉和人类视觉融合，我们也会相应推出不同的产品来满足客户的不同需求。

再有一个是LED防闪烁，因为LED本身是一个交流电驱动的光源，在人眼看是一个连续性的光源，在图像传感器可以看到图像传感器开关的变化，反映到图像上来讲就变成一个闪烁。这个就需要我们采取一些新的技术，从传感器端把这个LED闪烁抑制下来，为后端的处理提供更多的方便。我们也是行业里面第一家提出LED防闪烁概念，并且把它实现量产的一家公司，我们在LED防闪烁必须要有深度的积累。我们也可以根据客户的要求提供不同的其他的封装。

第二个最重要的领域是自动驾驶或者ADAS，功能安全是一个最重要的需求，ADAS是一个功能安全功能件，我们下一代的800万或者1200万的图像传感器基本上都可以做到功能安全低等级。

功耗，功耗是任何应用都是非常重要的一个因素。

这里面想特别强调一下，针对自动驾驶或者ADAS，其实还有两点是非常重要的，就是信息安全。自动驾驶因为是在将来特别实现L4或者L5自动驾驶以后，防黑客或者防数据篡改会成为一个主要的话题。下一代800万的里面已经加入了信息安全的模块，我们现在实现了行业里面功耗最低的一个加密模块，可以实现所有源数据端到端的加密，可以确保我的图像传感器光电转换接收的图像信号可以安全地到达你的处理端，你的主CPU，去防止黑客篡改，防止将来大家把一辆车变成一个杀人的机器。

另外，我们800万的图像传感器，下一代ADAS图像传感器还可以提供更多的多路输出，可以根据你自己的需要实现不同的输出。

舱内监控，其实跟ADAS或者人类视觉一样的，对红外是有要求的，因为舱内需要实现驾驶员的疲劳监测，需要红外远光，需要白天晚上都能工作。对于我们来讲，在行业里面最早推出来RGB-IR双模的图像传感器，我们在安防领域的夜鹰技术已经应用在车上。我们CCC的技术已经申请了吉尼斯世界纪录。

最后一个，ASIC，相当于是跟图像传感器配套使用的一个器件，它主要实现两个功能，一个是把我们图像传感器通过光电转换接收到的这些原始数据转换成传输的数据把它传输出去，我们也是在主流几家图像传感器供应商里面具备自己研发ASIC能力的一家半导体公司。我们自己的图像算法、不同的还原算法都有自己的一些优势。

后面简单拎出几个我们跟中国这些整车厂交流的时候大家比较关注的指标，以及我们在自动驾驶领域下一步可能会发展的方向，跟大家做一个简单的汇报。

一个就是说低照，因为我们现在跟非常多的客户交流过程中，客户都对低照提出了很多的要求。低照，其实反映在我们图像传感器的指标上来讲，就是一个SNR1的指标，就是说信噪比达到1dB的时候需要最少的光照量，这个值越少越好。我们现在还在努力改善我们的低照性能，基本上也是通过以下两个方式，一个是通过空域、时域或者智能的算法来改造我们低照的噪音，更好地提升我们的信噪比。

第二个就是宽动态，一直是车上追求的一个非常重要的指标，从早些年的85dB，到我们提出来110dB，120dB，今年在ADAS都开始要讲140dB，这个领域我们也在持续地提升我们自己的宽动态性能。其实宽动态提升本身非常简单，只要通过多帧的叠加，基本上可以非常容易提升图像的宽动态，最难的是怎么减少空域和时域的鬼影，如果你不减少鬼影，只是单纯提升宽动态指标，你提升宽动态以后，鬼影会变得非常严重，鬼影变得非常严重的话，对后端算法处理，决策端和执行端都会造成很大的误判。

另外，我们也通过我们AI的技术改善提升宽动态的性能。

安全现在是非常安全的一个话题，我们是行业里面最早实现在ADAS图像传感器里面实现端到端加密的一家供应商。已经在我们800万的图像传感器里面集成一个加密的模块，实现了数据的加密、打水印，包括一些数据的脚印，结合我们自己的算法，可以实现整个摄像头的污损检测以及光污染检测。将来就可以靠我们的模组供应商，可以实现模组喷洗进行清洗。右边是一张光污染的照片，可以通过我们的算法进行识别和规避。

这是三个指标。

最后，这个是我个人比较喜欢的一张介绍我们豪威集团在整个图像传感器领域定位的一张图。

我们现在作为图像传感器领域的一家供应商，我们怎么去定位我们自己，我们自己的核心竞争力在哪里？这张图讲得比较清楚，图像传感器最主要的三个应用领域，就是手机、汽车和安防。这三个领域的技术各有侧重，但又可以互相借用。打个比方来讲，手机里面追求高象素，大家都知道，小米今年已经开始用三星1亿象素的图像传感器，这个在汽车上来讲几乎是不敢想象的。在手机这么小的一个空间上要实现1亿分辨率的图像传感器，对象素的尺寸就会提出非常严苛的要求。所以对我们来讲，我们手机图像传感器的象素尺寸都已经到0.6、0.5、0.7的级别了。如果没有手机就不会有小象素的技术，小象素的技术带来更多的灵活性。

在安防角度来讲，图像传感器关注最重要的一个技术指标就是对于红外的敏感度，所以我们在安防领域推出了自己的夜鹰技术，其实是一种半导体工艺上的提升。大家也知道850或者940纳米的红外线，光电二极管对这种波长的光其实是不敏感的。基于这个，我们开发了一系列工艺，打通通路，隔绝光干扰等等，都可以极大地提升850、940纳米的转化率。使用我们这个夜鹰技术以后，在850、940纳米光电转化效率比原来提升3—5倍。

汽车上我们比较关注的一些技术，比如像宽动态，还有全局快门，这都是汽车上比较关注的技术。现在来看，下一代汽车里面用到的技术，可以用四个小象素合成一个大象素，如果你想去实现这种产品的话，如果没有手机里面的小象素技术，你在汽车上是不敢想象的，因为没有0.7纳米的技术，没有1纳米的象素技术，不可能实现4个1纳米技术合成一个2纳米的大像素。当你在阳光好的时候，光照特别好的时候，可以做大的分辨率，当光照不好的时候，可以用四个小象素合成一个大象素，这个就是我们下一代主打产品的优势就可以体现出来了。

今年我看到另外一个趋势，在手机上，宽动态，大家对拍照效果的要求越来越高，手机上对宽动态的要求越来越高，我们就可以相应地把汽车上的一些宽动态技术拿到手机上去用，让我们手机的图像传感器有更好的竞争力。

我们现在是所有的图像传感器供应商里面唯一一家能够在这三个领域还能够做到都是世界前三的一家供应商，这是我们比较独特的一个优势，也是希望在汽车行业自动驾驶发展的过程当中，作为一家半导体公司，能够做出自己应有的贡献。

谢谢大家！

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