半导体设计之富瀚微：市场萎缩如何破局？

现在,摄像头无处不在。海康威视是全球老大,其摄像头芯片的供应商之一就是富瀚微。

视频监控系统包括前、后端设备以及中间的传输系统等,每一项功能的实现均离不开相应芯片的支持。1)前端设备完成对视频信号的获取,包括一台或多台摄像机及其配套设备,完成图像、语音、报警和状态信息的采集。摄像机将现场情况拍摄成为模拟/数字视频信号,传输到监控系统中。2)信号传输部分完成对前端音视频、控制与状态信号的传送。按照传输信号的类型,可分为数字和模拟两大类。3)后端设备包括控制、显示、存储等。控制端完成视频信号的显示切换、云镜的控制、资源的分配,实现调度管理的功能;显示端完成对视频信号终端设备的输出;录像存储端主要完成数字视频信号存储和回放,包括DVR、NVR等。

根据IDC中国数据显示,摄像头是中国视频监控市场最大的支出,2018年占市场支出的64．8%。假设该比例保持不变,乘以上文测算的2019-2025年我国视频监控市场规模,预计2025年我国视频监控摄像头规模可达168．2亿美元。根据国内知名安防企业的主流视频监控摄像头市场价格和其采用的芯片市场价格,其主流摄像头价格在300元人民币左右,芯片价格在7美元左右,计算可得摄像头的芯片成本占比在15%左右。假设芯片占摄像头支出的比例为15%,乘以测算的2019-2025年我国摄像头市场规模,预计2025年我国视频监控摄像头芯片的市场规模可达25亿美元,177亿人民币。

视频监控系统的发展经历了四个阶段:模拟化、数字化、网络化、AI化。

?模拟化

模拟摄像机将模拟信号转化为数字信号输出,采用隔行扫描感光器将光信号转换成模拟电信号,接着由DSP进行A/D转换做与色彩处理后,再做D/A转换,最后调制成PAL/NTSC制式电视标准视频(CCTV)信号输出。20世纪70年代末,第一代模拟摄像机监控系统采用模拟摄像机+盒式磁带录像机(VCR)的形式。2000年以后嵌入式硬盘录像机(DVR)出现,用于前端模拟信号的编码存储,模拟摄像机+DVR的方式成熟稳定,在部分场景沿用至今。

模拟摄像机前端芯片为ISP(图像信号处理)芯片,主要对图像传感器的输出信号进行处理,模拟摄像机+DVR(数字硬盘录像机)是模拟视频监控系统的核心,DVR主要功能包括进行数字化编码压缩和存储。

ISP芯片是视频监控摄像机的重要组成部件。ISP芯片的主要作用是对视频监控摄像机前端的图像传感器所采集的原始图像信号进行处理,使图像得以复原和增强,经ISP芯片处理后的输出图像可直接在显示器显示或通过数字硬盘录像机(DVR)进行压缩、存储。ISP芯片的性能好坏直接决定了视频监控摄像机的成像质量。

ISP芯片集成了包括CFA插值、白平衡校正、伽玛校正、3D降噪、边缘增强、伪彩色抑制、宽动态处理等功能模块,并集成可用于用户编程的微控制器,在获得高性能的同时,还大幅优化了芯片功耗和物理面积,使得视频监控摄像机具有了清晰度高、低光性能好、体积小、功耗低等显著特点。

DVRSoC编解码芯片是嵌入式视频监控DVR设备的主芯片。经过前端摄像机采集的视音频数据通过线缆传输到DVR,DVR首先将视音频信号数字化,然后将数字视频信号输入DVRSoC芯片,DVRSoC芯片对视音频数据进行压缩处理并存储于硬盘等设备中,在后期需要回溯时,可调出存储的视音频数据进行检索回放。

DVRSoC芯片集成了中央处理器(CPU)、图形处理器、视频编解码器、显示控制器、总线控制器、内存子系统、音频处理器等功能模块,在获得高性能的同时,还特别加强了多媒体处理能力,具有接口丰富、功耗低、可靠性高等显著特点。

在2017年上市的时候,富瀚微主要产品是ISP芯片,还有少部分DVRSoC芯片和网络摄像头用的IPC芯片。

ISP芯片的市场规模与模拟摄像机出货量直接相关,预计将稳定在3-4亿人民币水平。

这其中模拟标清ISP芯片持续下降,逐步边缘化,而模拟高清摄像机作为模拟到网络的重

要过渡,其ISP芯片使用量会快速上升;两类模型摄像机的市场总量近几年基本保持稳定。

预计随着ISP技术的成熟,其价格会逐渐小幅下降,由此推算国内ISP芯片市场规模大致在3-4亿人民币左右,基本保持稳定。

富瀚微的安防ISP芯片全球领先,是全球安防第一巨头海康威视最大的ISP芯片供应商。模拟摄像机ISP芯片的主要市场参与者是以富瀚微为代表的国内集成电路设计企业和以韩国NextChip、韩国Pixelplus为代表的韩国企业。据IHS,2013年中国模拟摄像机制造市场总量为6,229．03万部,公司2013年ISP芯片销量1,526．73万颗,据此推算,富瀚微2013年ISP芯片市场占比为24．51%。

2014年-2016年,ISP芯片占富瀚微总收入比例为70%。

可见,富瀚微虽然在ISP芯片领域市场份额最大,但是这个市场是在逐步萎缩的,市场空间也不大。

?数字化

数字摄像机直接输出数字信号。在NVR出现后,产生了模拟摄像机+DVS+NVR的数字视频监控系统,这个体系下DVS(digitalvideoserver,网络视频服务器,又叫数字视频编码器)仅有编码压缩的功能,并没有存储能力,而是将数字化后的信息经过互联网传输到后端NVR进行存储。

在2010年以前,安防行业以模拟摄像头为主,传统的安防外资大厂,如安讯士、霍尼韦尔、索尼、松下,在模拟产品积累了较深的技术优势,对于数字化产品投入较为谨慎,与之相反,海康、大华等国内安防厂商积极投入数字系统研发。因此,在这一波技术创新、行业路径变化时,国内龙头实现弯道超车,标志性事件是2011年海康威视成为了全球视频监控市占率第一名。

?网络化

网络摄像头(IPC,InternetProtocolCamera)将数字信号编码压缩再输出。2000年以后,以嵌入式技术为依托,以网络、通信技术为平台,以智能图像分析为特色的网络视频监控系统获得快速发展,网络摄像机也应运而生。网络摄像机在模拟摄像机的基础上集成了视频压缩和网络传输处理模块(DVS),兼具模拟摄像机和视频服务器的技术特点。网络摄像机通常采用嵌入式架构,集成了视频音频采集、信号处理、编码压缩、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能,再结合录像系统及管理平台,可以构建成大规模、分布式的智能网络视频监控系统。与模拟摄像机相比,网络摄像机的清晰度更高,通过网络传输数字信号,受到的干扰比较少。网络摄像机的出现使得视频监控从仅限于本地监控发展成远程监控,整个视频监控系统朝着智能化的方向进行发展。

根据IHS数据,2019年全球视频监控设备市场规模199亿美元,同比增长9．3%;网络摄像机占比从2014年的39%上升至2018年的70%,已经成为主流。