安防芯片廠商機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存

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      安防行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新服務(wù)的不斷推出，其應(yīng)用和普及速度加快，衍生出大量新需求，極大地拓展了安防芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間。隨著近年來中國安防市場的迅速發(fā)展，安防芯片市場也隨之得到了強(qiáng)勁發(fā)展。安防行業(yè)的需求逐漸明確，芯片廠家開始關(guān)注并主動去推廣安防這個潛力巨大的市場。安防行業(yè)的發(fā)展吸引了越來越多的芯片廠商加入，成為繼工業(yè)自動化、消費電子等領(lǐng)域之后一個新的利潤聚焦點。

　　盡管安防芯片在行業(yè)應(yīng)用的特殊性方面與IT芯片有所區(qū)別，但在各自領(lǐng)域的產(chǎn)品中它們所表現(xiàn)出的地位是一樣的。視頻監(jiān)控行業(yè)大踏步走在高清、智能、網(wǎng)絡(luò)的高科技道路上，安防芯片的先鋒作用與壓力都是巨大的。安防芯片在視頻監(jiān)控的產(chǎn)業(yè)鏈中，處于金字塔的頂端，在產(chǎn)業(yè)鏈中處于技術(shù)核心的地位。安防芯片的技術(shù)指標(biāo)決定了整個安防監(jiān)控系統(tǒng)的整體技術(shù)指標(biāo)，包括清晰度、靈敏度、色彩、動態(tài)范圍等，一套視頻前端采集攝像機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵就是在于核心芯片組的性能。

　　行業(yè)發(fā)展和芯片技術(shù)革新相輔相成

    視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展和安防芯片的技術(shù)革新是一個相輔相成的過程。市場需求是行業(yè)發(fā)展的動力，視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展對安防芯片提出更高的要求，促進(jìn)芯片技術(shù)的向前發(fā)展;而推出新的安防芯片需要監(jiān)控廠家積極的去應(yīng)用及推廣，才能切實推動行業(yè)的發(fā)展。從視頻監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展歷程來看，模擬視頻監(jiān)控由380線到420線再到600線，以及后續(xù)的960H，再到數(shù)字視頻監(jiān)控的720P、1080P，無一例外地得益于芯片的推陳出新。在IP時代由于IT化進(jìn)程的加速，安防芯片可謂是安防監(jiān)控的核心和靈魂，芯片的性能直接決定了設(shè)備性能的好壞和價格的高低。

　　通常，主流的安防監(jiān)控芯片主要分為兩大類：

　　負(fù)責(zé)圖像采集的圖像傳感器芯片和負(fù)責(zé)圖像處理傳輸?shù)腄SP芯片。用于圖像處理傳輸?shù)腄SP芯片的廠商眾多，競爭非常激烈。而圖像傳感器芯片的設(shè)計技術(shù)難度非常大，全世界擁有此項技術(shù)的公司不超過60家，在這60家公司中，能夠獨立進(jìn)行高端的監(jiān)控圖像傳感器技術(shù)設(shè)計的公司不超過10家。雖然中國的安防監(jiān)控攝像機(jī)制造加工能力世界領(lǐng)先，但是長期以來，產(chǎn)業(yè)鏈中的核心技術(shù)，主流圖像傳感器的設(shè)計制造業(yè)牢牢地被日系歐美等發(fā)達(dá)國家企業(yè)控制，很多產(chǎn)品的高級技術(shù)功能不對中國企業(yè)開放，使得國內(nèi)大部分制造企業(yè)運營模式都是靠通過低技術(shù)門檻，同質(zhì)化的價格競爭。

　　巨大的市場容量催生了產(chǎn)品的細(xì)分。隨著安防芯片市場的增長，安防芯片的細(xì)分也是勢在必行。比如：DVR/NVR芯片，代表者是海思的Hi3515、Hi3520應(yīng)用于嵌入式DVR產(chǎn)品和嵌入式NVR產(chǎn)品，主要側(cè)重于多通道編解碼、多業(yè)務(wù)管理和高碼率存儲的需求，目前這類芯片是市場規(guī)模最大的一類芯片，占據(jù)了主壓縮芯片數(shù)量的60%左右。比如：IPC芯片應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品，這是最近兩年IPC市場逐步成熟的產(chǎn)物，這些芯片側(cè)重于高清壓縮、智能化和ISP處理，目前這類芯片市場容量還不如DVR/NVR芯片，但是可以預(yù)見的是，一段時間以后，這類芯片將占據(jù)絕大部分的安防市場份額。另外一些就是輔助芯片主要用于智能化和ISP業(yè)務(wù)，以DSP和FPGA為主，在模擬攝像機(jī)里，這類用于ISP的DSP或者FPGA芯片大量被應(yīng)用。而由于智能分析產(chǎn)品目前市場容量還處于初級階段，用于智能分析產(chǎn)品的DSP用量較少。隨著IPC芯片的集成度越來越高，這些輔助芯片的功能最終可能會合并到IPC芯片上。 

　　芯片廠商的生存現(xiàn)狀

　　作為核心芯片供應(yīng)商，其對產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展動向一直起著巨大的推動作用。隨著安防市場IP高清化趨勢越來越明顯，產(chǎn)品的價格越來越趨于平價，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的應(yīng)用規(guī)模逐漸普及開來。上游芯片領(lǐng)域格局也逐漸發(fā)生了改變，原來模擬時代芯片商格局早已不復(fù)存在，除了 TI、海思、安霸、索尼、特威、中星微、三星等外，Intel也全力加入。網(wǎng)絡(luò)高清時代的到來為我們帶來了更好的圖像質(zhì)量，使攝像機(jī)可以更好的記錄現(xiàn)實場景，這同時對芯片商提出了更高的要求。目前市場上活躍的芯片商除了上述提到的之外，還有一些以前的軍工或者汽車行業(yè)的芯片廠商也逐漸向著安防領(lǐng)域在發(fā)展。他們在芯片的數(shù)據(jù)處理能力、芯片的功能、芯片的體積和功耗以及芯片價格等方面都在不斷進(jìn)行創(chuàng)新與競爭。TI是IC業(yè)當(dāng)之無愧的龍頭老大。2003年，TI推出通用數(shù)字處理器TMS320DM642，正式進(jìn)軍中國視頻監(jiān)控領(lǐng)域。TI的編碼芯片除了性能強(qiáng)大，技術(shù)先進(jìn)之外，最大的優(yōu)勢在于其靈活性，監(jiān)控廠商用TI的芯片有更大的自主權(quán)，TI提供豐富的各級接口供用戶自行開發(fā)、編程，比較試用于具有較強(qiáng)自主ISP等編碼能力的中高端用戶。而TI芯片讓眾多小廠家望而卻步，只應(yīng)用于實力強(qiáng)大的監(jiān)控廠商的重要原因在于其價格昂貴，一方面是芯片本身的價格較高;另一方面體現(xiàn)在TI的門檻較高，需要投入大量的研發(fā)精力，開發(fā)成本較高。

　　相比較而言，安霸從歷史發(fā)展和規(guī)模來看都比較年輕，屬于新生代。但安霸團(tuán)隊有個明顯的優(yōu)勢就是從一開始就專注于視頻壓縮技術(shù)與圖像處理解決方案的研究，傳統(tǒng)的廣播編碼領(lǐng)域的深厚積累，到引入安防高清IPC解決方案顯示出其先天優(yōu)勢。

　　不過，安霸編碼芯片的開放性較小，用戶可改動的算法較少，產(chǎn)品的效果主要取決于安霸芯片本身的ISP編碼性能，因此使用安霸芯片產(chǎn)品成型簡單。

　　海思是2004年成立的華為子公司，是無線網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的系統(tǒng)級芯片供應(yīng)商。2006年在全球推出首款針對安防應(yīng)用的H.264芯片。有統(tǒng)計表明，2012年海思是DVR處理器市場最大的制造商，其市場份額為78.1%，在市場中占有壟斷地位。海思是本土企業(yè)，因此對國內(nèi)監(jiān)控廠商的支持響應(yīng)速度快，且性價比高。近兩年海思針對攝像機(jī)芯片方案不停推陳出新，讓我們有理由對它的未來有所期待。

　　中星微電子從2006年開始投入IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計，在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)專用芯片、終端以及運營級網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺等方面持續(xù)投入，并取得了一系列的成果。目前，中星微依靠多媒體芯片、視頻編解碼、智能、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)積累，提供多媒體處理芯片、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、硬件視頻智能分析終端、視頻監(jiān)控統(tǒng)一媒體平臺四大視頻監(jiān)控組件，并在此基礎(chǔ)上提供視頻監(jiān)控應(yīng)用解決方案。

　　對于視頻監(jiān)控廠商來說，即使選擇同樣的芯片，仍然需要廠商對于外部輸入輸出接口、底層驅(qū)動、協(xié)議、ISP等進(jìn)行配置和調(diào)試，而這些才是決定一個產(chǎn)品最終效果和性能的關(guān)鍵因素，也最能體現(xiàn)一個廠商的底蘊實力。視頻監(jiān)控廠商根據(jù)自身產(chǎn)品定位以及不同廠商不同性能的芯片特點，博采眾長、揚長避短，生產(chǎn)符合市場需求的高、中、低端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品。

　　目前安防芯片的主要廠商數(shù)量不多，但是彼此競爭壓力卻很大：一方面，來自于安防產(chǎn)業(yè)整體利潤下降導(dǎo)致的來自終端制造商的壓力;另一方面，安防產(chǎn)業(yè)對需求的細(xì)分越來越明顯，如何細(xì)分芯片，以滿足用戶的需求也是一個難題。對于未來芯片的發(fā)展，從目前來看主要是更高的像素、幀率，更低的照度和動態(tài)范圍，更低的帶寬占用、更高的傳輸效率，以及更加智能的ISP算法等。視頻監(jiān)控廠商一般的選型原則首先是根據(jù)產(chǎn)品的定義和工作環(huán)境來進(jìn)行不同款芯片的比較，同時購買EVM開發(fā)板進(jìn)行方案的預(yù)研評估和測試，檢驗芯片的功能和性能是否滿足需求。需要了解芯片的成熟度和穩(wěn)定性，并預(yù)估整個產(chǎn)品的整機(jī)成本、開發(fā)成本和開發(fā)難度，功耗低、節(jié)能環(huán)保等等因素，芯片廠商強(qiáng)有力的技術(shù)支持才是關(guān)鍵所在。 

　　順應(yīng)高清，CMOS頗有獨霸天下之勢

    安防監(jiān)控市場經(jīng)歷了熱鬧非凡的2013年，市場對CMOS成像芯片由“心存懷疑”轉(zhuǎn)變到“深信不疑”，以BYD、Aptina、PixelPlus為代表的CMOS成像芯片銷量突飛猛進(jìn)，一路高歌猛進(jìn)。2014年的CMOS成像芯片市場，除了原有的一些廠商，加上臺灣、大陸地區(qū)其它新進(jìn)的廠商，是充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的一年。

　　感光芯片是攝像機(jī)最為核心的部件，比較常用的為CCD或CMOS，兩者都是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)進(jìn)行物體的傳感并成像。CCD圖像傳感器技術(shù)上比較成熟，具有靈敏度高、噪聲低等優(yōu)點。但由于工藝上的原因，敏感元件和信號處理電路不能集成在同一塊芯片上，造成CCD圖像傳感器同時擁有系統(tǒng)體積大、功耗大，需要提供高電壓等缺點。

　　CMOS圖像傳感器采用半導(dǎo)體電路中最常用的標(biāo)準(zhǔn)CMOS制造工藝，以其具有的高集成度、低功耗、低成本、小體積等優(yōu)點。

　　CMOS具有便于大規(guī)模生產(chǎn)，且速度快、成本較低，具備更高像素等特點。目前，新的CMOS器件不斷推陳出新，高動態(tài)范圍CMOS器件已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要，使之接近了CCD的成像質(zhì)量。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比，CMOS展示出了蓬勃的活力，成為主流的感光器。

　　隨著CMOS圖像傳感技術(shù)的提升，及其半導(dǎo)體工藝的革新，噪聲抑制技術(shù)、高靈敏度讀出電路的完善，CMOS圖像傳感器的靈敏度、信噪比得到較大的提升，CMOS芯片的優(yōu)勢不斷擴(kuò)大。擁有的較高性價比的CMOS芯片正逐步蠶食CCD芯片原有市場。 

　　“中國芯”迅速崛起搶占市場

    目前國內(nèi)生產(chǎn)資源非常豐富，同時工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化及第三方的介入給芯片設(shè)計業(yè)者提供了快速進(jìn)入市場的可能，從而推動了芯片國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化的逐步升級。安防行業(yè)的蓬勃發(fā)展，讓國產(chǎn)芯片廠商看到了希望，以海思、中星微、上海富瀚、杭州晶圖為代表的一批致力于國產(chǎn)芯片研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)，將目光聚焦在安防芯片上，試圖在安防行業(yè)一展拳腳，發(fā)揮最大的價值。

　　一直以來，位于安防產(chǎn)業(yè)鏈上游的安防芯片產(chǎn)業(yè)基本由國外企業(yè)所把控;產(chǎn)業(yè)鏈中游的硬件設(shè)備廠商已具有一定的研發(fā)技術(shù)實力，在部分領(lǐng)域也已占據(jù)了較高的市場份額;而產(chǎn)業(yè)鏈下游的系統(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)仍處于起步發(fā)展階段，市場相對比較分散。安防領(lǐng)域所用的芯片及關(guān)鍵器件基本是從國外進(jìn)口，成為制約產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。而目前國內(nèi)生產(chǎn)資源非常豐富，同時工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化及第三方的介入給芯片設(shè)計業(yè)者提供了快速進(jìn)入市場的可能，從而推動了芯片國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化的逐步升級。

　　中國安防芯片的技術(shù)演進(jìn)路線也越來越清晰，功能多樣化的趨勢日趨明顯。有了“中國芯”，一方面所有的芯片產(chǎn)品定義真正來自國內(nèi)客戶、系統(tǒng)集成商以及最終行業(yè)用戶需求，在源頭上保證芯片真正滿足客戶需求。另一方面，在芯片布局上緊密契合國內(nèi)客戶的產(chǎn)品演進(jìn)，推動視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)由CIF向D1再向Full HD的持續(xù)升級。“中國芯”越來越多之后，將會降低安防產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)入門檻，使得越來越多的廠商可以參與到視頻監(jiān)控設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)中來。

　　結(jié)束語

　　芯片市場百家爭鳴，百花齊放，不斷推出更高性能、集成度更高的編解碼芯片，無疑推動了安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，最基本的功能、規(guī)格由芯片來完成并提供一個強(qiáng)大的平臺，這樣讓設(shè)備廠家能夠把更多的資源應(yīng)用到研究、開發(fā)并為下游用戶帶來更多價值上來，從而推動產(chǎn)業(yè)向更深、更廣的范圍發(fā)展。時刻關(guān)注用戶需求，提供更高的像素、幀率，更低的照度和動態(tài)范圍，更低的帶寬占用、更高的傳輸效率，以及更加智能的ISP算法的產(chǎn)品，滿足用戶個性化、多樣化的監(jiān)控需求，才是每個監(jiān)控廠家應(yīng)當(dāng)追求的終極目標(biāo)。

　　安防芯片市場發(fā)展迅速且前景樂觀，但是同樣也面對了很多的發(fā)展挑戰(zhàn)。如何引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈的健康成長值得關(guān)注。由于安防芯片的特殊性和關(guān)鍵性，安防芯片廠商的市場行為很容易影響到安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如何在擴(kuò)大市場的同時保護(hù)好市場，是需要芯片廠商多多考慮的。展望未來，安防芯片的發(fā)展會愈加迅速，也會在安防產(chǎn)業(yè)鏈條中扮演越來越重要的角色，對于安防芯片廠商來講，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，只有貼近用戶，理性發(fā)展，才能保持長久的進(jìn)步和穩(wěn)健的成長。