安防芯片厂商机遇和挑战并存

    【CPS中安网 cps.com.cn】 安防行业新技术、新产品、新服务的不断推出，其应用和普及速度加快，衍生出大量新需求，极大地拓展了安防芯片产业的发展空间。随着近年来中国安防市场的迅速发展，安防芯片市场也随之得到了强劲发展。安防行业的需求逐渐明确，芯片厂家开始关注并主动去推广安防这个潜力巨大的市场。安防行业的发展吸引了越来越多的芯片厂商加入，成为继工业自动化、消费电子等领域之后一个新的利润聚焦点。

　　尽管安防芯片在行业应用的特殊性方面与IT芯片有所区别，但在各自领域的产品中它们所表现出的地位是一样的。视频监控行业大踏步走在高清、智能、网络的高科技道路上，安防芯片的先锋作用与压力都是巨大的。安防芯片在视频监控的产业链中，处于金字塔的顶端，在产业链中处于技术核心的地位。安防芯片的技术指标决定了整个安防监控系统的整体技术指标，包括清晰度、灵敏度、色彩、动态范围等，一套视频前端采集摄像机系统的技术关键就是在于核心芯片组的性能。

　　行业发展和芯片技术革新相辅相成

    视频监控行业的发展和安防芯片的技术革新是一个相辅相成的过程。市场需求是行业发展的动力，视频监控行业的发展对安防芯片提出更高的要求，促进芯片技术的向前发展;而推出新的安防芯片需要监控厂家积极的去应用及推广，才能切实推动行业的发展。从视频监控行业的发展历程来看，模拟视频监控由380线到420线再到600线，以及后续的960H，再到数字视频监控的720P、1080P，无一例外地得益于芯片的推陈出新。在IP时代由于IT化进程的加速，安防芯片可谓是安防监控的核心和灵魂，芯片的性能直接决定了设备性能的好坏和价格的高低。

　　通常，主流的安防监控芯片主要分为两大类：

　　负责图像采集的图像传感器芯片和负责图像处理传输的DSP芯片。用于图像处理传输的DSP芯片的厂商众多，竞争非常激烈。而图像传感器芯片的设计技术难度非常大，全世界拥有此项技术的公司不超过60家，在这60家公司中，能够独立进行高端的监控图像传感器技术设计的公司不超过10家。虽然中国的安防监控摄像机制造加工能力世界领先，但是长期以来，产业链中的核心技术，主流图像传感器的设计制造业牢牢地被日系欧美等发达国家企业控制，很多产品的高级技术功能不对中国企业开放，使得国内大部分制造企业运营模式都是靠通过低技术门槛，同质化的价格竞争。

　　巨大的市场容量催生了产品的细分。随着安防芯片市场的增长，安防芯片的细分也是势在必行。比如：DVR/NVR芯片，代表者是海思的Hi3515、Hi3520应用于嵌入式DVR产品和嵌入式NVR产品，主要侧重于多通道编解码、多业务管理和高码率存储的需求，目前这类芯片是市场规模最大的一类芯片，占据了主压缩芯片数量的60%左右。比如：IPC芯片应用于网络摄像机产品，这是最近两年IPC市场逐步成熟的产物，这些芯片侧重于高清压缩、智能化和ISP处理，目前这类芯片市场容量还不如DVR/NVR芯片，但是可以预见的是，一段时间以后，这类芯片将占据绝大部分的安防市场份额。另外一些就是辅助芯片主要用于智能化和ISP业务，以DSP和FPGA为主，在模拟摄像机里，这类用于ISP的DSP或者FPGA芯片大量被应用。而由于智能分析产品目前市场容量还处于初级阶段，用于智能分析产品的DSP用量较少。随着IPC芯片的集成度越来越高，这些辅助芯片的功能最终可能会合并到IPC芯片上。 

　　芯片厂商的生存现状

　　作为核心芯片供应商，其对产业的技术发展动向一直起着巨大的推动作用。随着安防市场IP高清化趋势越来越明显，产品的价格越来越趋于平价，网络产品的应用规模逐渐普及开来。上游芯片领域格局也逐渐发生了改变，原来模拟时代芯片商格局早已不复存在，除了 TI、海思、安霸、索尼、特威、中星微、三星等外，Intel也全力加入。网络高清时代的到来为我们带来了更好的图像质量，使摄像机可以更好的记录现实场景，这同时对芯片商提出了更高的要求。目前市场上活跃的芯片商除了上述提到的之外，还有一些以前的军工或者汽车行业的芯片厂商也逐渐向着安防领域在发展。他们在芯片的数据处理能力、芯片的功能、芯片的体积和功耗以及芯片价格等方面都在不断进行创新与竞争。TI是IC业当之无愧的龙头老大。2003年，TI推出通用数字处理器TMS320DM642，正式进军中国视频监控领域。TI的编码芯片除了性能强大，技术先进之外，最大的优势在于其灵活性，监控厂商用TI的芯片有更大的自主权，TI提供丰富的各级接口供用户自行开发、编程，比较试用于具有较强自主ISP等编码能力的中高端用户。而TI芯片让众多小厂家望而却步，只应用于实力强大的监控厂商的重要原因在于其价格昂贵，一方面是芯片本身的价格较高;另一方面体现在TI的门槛较高，需要投入大量的研发精力，开发成本较高。

　　相比较而言，安霸从历史发展和规模来看都比较年轻，属于新生代。但安霸团队有个明显的优势就是从一开始就专注于视频压缩技术与图像处理解决方案的研究，传统的广播编码领域的深厚积累，到引入安防高清IPC解决方案显示出其先天优势。

　　不过，安霸编码芯片的开放性较小，用户可改动的算法较少，产品的效果主要取决于安霸芯片本身的ISP编码性能，因此使用安霸芯片产品成型简单。

　　海思是2004年成立的华为子公司，是无线网络、固定网络、数字媒体等领域的系统级芯片供应商。2006年在全球推出首款针对安防应用的H.264芯片。有统计表明，2012年海思是DVR处理器市场最大的制造商，其市场份额为78.1%，在市场中占有垄断地位。海思是本土企业，因此对国内监控厂商的支持响应速度快，且性价比高。近两年海思针对摄像机芯片方案不停推陈出新，让我们有理由对它的未来有所期待。

　　中星微电子从2006年开始投入IP视频监控系统的研发和设计，在网络摄像机专用芯片、终端以及运营级网络视频监控平台等方面持续投入，并取得了一系列的成果。目前，中星微依靠多媒体芯片、视频编解码、智能、网络产品开发的技术积累，提供多媒体处理芯片、高清网络摄像机、硬件视频智能分析终端、视频监控统一媒体平台四大视频监控组件，并在此基础上提供视频监控应用解决方案。

　　对于视频监控厂商来说，即使选择同样的芯片，仍然需要厂商对于外部输入输出接口、底层驱动、协议、ISP等进行配置和调试，而这些才是决定一个产品最终效果和性能的关键因素，也最能体现一个厂商的底蕴实力。视频监控厂商根据自身产品定位以及不同厂商不同性能的芯片特点，博采众长、扬长避短，生产符合市场需求的高、中、低端网络摄像机产品。

　　目前安防芯片的主要厂商数量不多，但是彼此竞争压力却很大：一方面，来自于安防产业整体利润下降导致的来自终端制造商的压力;另一方面，安防产业对需求的细分越来越明显，如何细分芯片，以满足用户的需求也是一个难题。对于未来芯片的发展，从目前来看主要是更高的像素、帧率，更低的照度和动态范围，更低的带宽占用、更高的传输效率，以及更加智能的ISP算法等。视频监控厂商一般的选型原则首先是根据产品的定义和工作环境来进行不同款芯片的比较，同时购买EVM开发板进行方案的预研评估和测试，检验芯片的功能和性能是否满足需求。需要了解芯片的成熟度和稳定性，并预估整个产品的整机成本、开发成本和开发难度，功耗低、节能环保等等因素，芯片厂商强有力的技术支持才是关键所在。 

　　顺应高清，CMOS颇有独霸天下之势

    安防监控市场经历了热闹非凡的2013年，市场对CMOS成像芯片由“心存怀疑”转变到“深信不疑”，以BYD、Aptina、PixelPlus为代表的CMOS成像芯片销量突飞猛进，一路高歌猛进。2014年的CMOS成像芯片市场，除了原有的一些厂商，加上台湾、大陆地区其它新进的厂商，是充满机遇与挑战的一年。

　　感光芯片是摄像机最为核心的部件，比较常用的为CCD或CMOS，两者都是利用半导体的光电效应进行物体的传感并成像。CCD图像传感器技术上比较成熟，具有灵敏度高、噪声低等优点。但由于工艺上的原因，敏感元件和信号处理电路不能集成在同一块芯片上，造成CCD图像传感器同时拥有系统体积大、功耗大，需要提供高电压等缺点。

　　CMOS图像传感器采用半导体电路中最常用的标准CMOS制造工艺，以其具有的高集成度、低功耗、低成本、小体积等优点。

　　CMOS具有便于大规模生产，且速度快、成本较低，具备更高像素等特点。目前，新的CMOS器件不断推陈出新，高动态范围CMOS器件已经出现，这一技术消除了光圈、自动增益控制及伽玛校正的需要，使之接近了CCD的成像质量。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本却不上升多少。相对于CCD的停滞不前相比，CMOS展示出了蓬勃的活力，成为主流的感光器。

　　随着CMOS图像传感技术的提升，及其半导体工艺的革新，噪声抑制技术、高灵敏度读出电路的完善，CMOS图像传感器的灵敏度、信噪比得到较大的提升，CMOS芯片的优势不断扩大。拥有的较高性价比的CMOS芯片正逐步蚕食CCD芯片原有市场。 

　　“中国芯”迅速崛起抢占市场

    目前国内生产资源非常丰富，同时工业化、标准化及第三方的介入给芯片设计业者提供了快速进入市场的可能，从而推动了芯片国产化和产业化的逐步升级。安防行业的蓬勃发展，让国产芯片厂商看到了希望，以海思、中星微、上海富瀚、杭州晶图为代表的一批致力于国产芯片研发生产的企业，将目光聚焦在安防芯片上，试图在安防行业一展拳脚，发挥最大的价值。

　　一直以来，位于安防产业链上游的安防芯片产业基本由国外企业所把控;产业链中游的硬件设备厂商已具有一定的研发技术实力，在部分领域也已占据了较高的市场份额;而产业链下游的系统集成产业仍处于起步发展阶段，市场相对比较分散。安防领域所用的芯片及关键器件基本是从国外进口，成为制约产业进一步发展的瓶颈。而目前国内生产资源非常丰富，同时工业化、标准化及第三方的介入给芯片设计业者提供了快速进入市场的可能，从而推动了芯片国产化和产业化的逐步升级。

　　中国安防芯片的技术演进路线也越来越清晰，功能多样化的趋势日趋明显。有了“中国芯”，一方面所有的芯片产品定义真正来自国内客户、系统集成商以及最终行业用户需求，在源头上保证芯片真正满足客户需求。另一方面，在芯片布局上紧密契合国内客户的产品演进，推动视频监控产业由CIF向D1再向Full HD的持续升级。“中国芯”越来越多之后，将会降低安防产业的准入门槛，使得越来越多的厂商可以参与到视频监控设备的开发、生产中来。

　　结束语

　　芯片市场百家争鸣，百花齐放，不断推出更高性能、集成度更高的编解码芯片，无疑推动了安防产业的发展，最基本的功能、规格由芯片来完成并提供一个强大的平台，这样让设备厂家能够把更多的资源应用到研究、开发并为下游用户带来更多价值上来，从而推动产业向更深、更广的范围发展。时刻关注用户需求，提供更高的像素、帧率，更低的照度和动态范围，更低的带宽占用、更高的传输效率，以及更加智能的ISP算法的产品，满足用户个性化、多样化的监控需求，才是每个监控厂家应当追求的终极目标。

　　安防芯片市场发展迅速且前景乐观，但是同样也面对了很多的发展挑战。如何引导产业链的健康成长值得关注。由于安防芯片的特殊性和关键性，安防芯片厂商的市场行为很容易影响到安防产业的发展。如何在扩大市场的同时保护好市场，是需要芯片厂商多多考虑的。展望未来，安防芯片的发展会愈加迅速，也会在安防产业链条中扮演越来越重要的角色，对于安防芯片厂商来讲，机遇和挑战并存，只有贴近用户，理性发展，才能保持长久的进步和稳健的成长。