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  CMOS芯片是摄像头的灵魂

  CMOS芯片是摄像头模组的灵魂。在摄像头模组中，图像传感器是灵魂部件，决定着摄像头的成像品质以及其他组件的结构和规格，CMOS芯片和CCD芯片是当前主流的两种图像芯片。相较于CCD芯片，CMOS芯片从90年代开始得到重视并开始投入大量研发资源，逐步赶超 CCD，当前已经在图像传感器市场占据绝对的主导地位。CMOS主要采用感光单元阵列和辅助控制电路获取对象景物的亮度和色彩信号，并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的图像信息。CMOS芯片是一个高度集成的图像系统芯片。当外界光线照射到CMOS芯片上的时候，传感器拥有的感光单元阵列会发生光电效应，光电效应使得阵列上的每个感光单元产生对应外界色彩和亮度的电荷信号，之后信号会被模拟-数字转换电路转换成数字图像信号，从而还原出现实的影像。

  CMOS芯片有前照式结构 (FSI) 及背照式结构(BSI)。前照式结构 (FSI) ，前照式结构为CMOS芯片的传统结构，即自上而下的五层结构，分别是透镜层、滤色片层、线路层、感光元件层和基板层。当光从正面入射，采用FSI结构的CMOS芯片需要光线经过线路层的开口，方可到达感光元件层然后进行光电转换。前照式结构的主要优点是其工艺条件相对较易实现、制造成本相对较低，但若要实现优良的性能则需要较高的设计能力。但也存在一定的局限性：随着像素尺寸变小，可接收的入射光量下降，金属布线反射和吸收的损耗在线路层变得愈发严重，极大限制传感器的整体性能。

  背照式结构(BSI)，采用背照式结构的CMOS芯片将感光元件层的位臵更换至线路层上方，感光层仅保留感光元件的部分逻辑电路。采用背照式结构，光线可以从背面入射直接到达感光元件层，电路布线阻挡和反射等因素带来的光线损耗大幅减少。与前照式CMOS图像传感器相比，背照式CMOS芯片的感光效果显著提升，但设计和工艺难度均较大且成本较高。在背照式结构的基础上，还可以进一步改良，在上层仅保留感光元件而将所有线路层移至感光元件的下层，再将两层芯片叠在一起，芯片的整体面积被极大地缩减，又被称为堆栈式结构(Stacked)。此外，感光元件周围的逻辑电路也相应移至底层，可有效抑制电路噪声从而获取更优质的感光效果。堆栈式结构的制作工艺更加复杂，会导致成本进一步提升，且对晶圆代工厂有极高的技术水平要求。

  全球CMOS芯片出货量快速增长。智能手机多摄技术的发展，安防监控的普及，机器视觉的发展以及汽车自动驾驶对车载摄像头的增多，对CMOS芯片需求旺盛。根据Frost&Sullivan数据，2016年至2020年，全球CMOS芯片出货量从41.4亿颗快速增长至77.2亿颗，期间年复合增长率达到16.9%。预计2021年至2025年，全球CMOS芯片的出货量将继续保持8.5%的年复合增长率，2025年预计可达116.4亿颗。

  汽车智能化推动车载CMOS芯片市场

  车载摄像头是自动驾驶中必不可少的传感器。自动驾驶系统通常可分为感知层、决策层、执行层。感知层所用到的传感器包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等视觉传感器，以及速度和加速度传感器等。相较于其他传感器、摄像头障碍识别能力强，是自动驾驶中必不可少的传感器。汽车智能化加速了车载摄像头的应用，CMOS芯片已经大规模应用于行车记录仪、前向ADAS及倒车影像、360°环视影像、防碰撞系统。随着汽车向电动化和智能化方向发展，更多的新车将标配ADAS(高级自动驾驶辅助系统)。各大汽车厂商预计也将会为了保持自家车辆产品的竞争力，导入更多摄像头来获取视频影像信息用以构建包括驾驶员监测系统、盲区监测、行人防碰撞、信号灯识别等多元化的车载智能视觉系统。蔚来ET7的Aquila蔚来超感系统拥有11个800万像素高清摄像头，3个前视，4个环视摄像头，车顶两个前向侧视摄像头，1个后视摄像头，以及1个车内DMS摄像头。

  高级别自动驾驶推动摄像头量价齐升。自动驾驶可分为L0~L5六个级别，目前主流自动驾驶级别在L2~L3阶段之间，L2主要功能涵盖倒车监控、全景泊车辅助、盲点检测、自适应巡航、前方碰撞预警、智能车速控制、车道偏离告警、行人检测系统、交通信号及标志牌识别，一般搭载3~13颗摄像头。L4、L5级别自动驾驶ADAS系统尚在研发阶段，一般需要搭载13颗以上摄像头。3)传统后视摄像头仅需获取偏静态图像，而ADAS摄像头需要在车辆高速运动中捕捉清晰物体影像，因此ADAS摄像头普遍规格更高、单价更高。此外伴随自动驾驶算力提升，将需要更高分辨率的车载摄像头产品。