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安防缺芯?一“芯”难求,摄像机价格飙升?

【安防展览网 市场分析】近期,全球范围的“缺芯”大潮颇有愈演愈烈之势,相关产业都吹响了迫切“求芯”的集结号。
 
  比如汽车行业,由于许多芯片供应商将重心放在了智能手机等疫情期间更畅销的商品上,导致汽车行业的芯片供应量不足,汽车产能受到牵制,德国大众福特、丰田等多家汽车企业不得不采取削减产量、减产等方式应对危机;
 
  安防行业,有企业表示,摄像头需要主控制芯片、存储芯片、WiFi芯片等零部件,这些零部件大概占了产品总成本的60%,目前除了订货难以外,不少芯片的价格还出现了不同程度的上涨。
 
  而在资本的另一面,二级市场掀起了半导体的投资热情,科创板的芯片股从2020年下半年开始,就逐渐成为市场的主旋律,证券分析人士称,这个行情预计还会持续到2021年整个年度。
 
  那么,问题来了,目前安防行业缺芯的整体情况,究竟有多严重?安防缺芯会带来哪些影响?企业是否有替代方案,何时能缓解?
 
  01  安防缺芯现象:尚好
 
  在分析安防缺芯现象之前,首先要了解安防视频监控系统中,需要哪几类芯片。
 
  据了解,如今在安防行业,监控、报警、门禁、通道等细分场景的产品中,都会用到非常多的芯片。
 
  作为在安防行业中占比最高的视频监控,用到最多的是三大类芯片:图像传感器、视频编解码芯片和AI芯片。
 
  在安防视频监控处于模拟标清时代,CCD图像传感器是主流,随着网络技术,芯片技术发展,安防视频监控进入网络高清时代以后,CCD图像传感器产品逐渐被淘汰,CMOS图像传感器成为主流。
 
  CMOS图像传感器是模拟电路和数字电路集成的多功能传感器,是捕捉成像的关键部件,其芯片的结构可方便地与其它硅基元器件集成,从而可有效地降低整个系统的成本。CMOS图像传感器目前应用范围广泛,主要应用于数码相机、数字静态摄像机和医用小型摄像机等。
 
  从图像传感器的发展历程来看,20世纪初的CCD时代,以索尼的图像传感器为主,到了21世纪进入CMOS的时代,起初也以索尼、松下、OV等品牌为主,但是随着技术的发展,图像传感器的国产化替代逐渐成熟。
 
  现在国产图像传感器有几个代表性企业:思特威、格科威、晶相等,其中,思特威的技术和产品逐渐被市场认可,市场份额占比越来越大。
 
  视频编解码芯片
 
  视频监控在安防行业占比大约6成左右,而随着镜头素质以及传感器性能的提高,视频和图像的分辨率也越来越高,随之而来的原始数据量也越来越大,如果没有好的压缩编码算法来压缩文件的体积,这些数据根本无法被存储和传输。
 
  基于视频的编解码标准是在九十年代后期,伴随着录像机、VCD、DVD等设备的出现的,VCD使用的就是MPEG2压缩标准。
 
  传统的磁带录像机作为视频监控后端设备,要使用大量的磁带,对存储空间和物理空间都消耗非常的大,需要访问历史资料也非常不便。
 
  硬盘录像机DVR的存储容量大,并且可以管理多块硬盘,于是大规模的后端数字化改造开始了。
 
  第一代DVR主流的硬件方案还是国外厂商的,如IT、安霸、飞利浦;到2005年,第二代DVR开始采用MPEG4/H.264压缩算法,海思的H.264视频编解码芯片在这个关键时间点,出现在了市场上,在DVR快速发展的时期,把握住了行业核心需求——视频编解码能力,从而快速发展壮大。
 
  现在视频编解码芯片市场基本被华为海思占领,可以说是用实力压制其他对手。目前,华为海思在视频编解码芯片在全球占据70%以上的市场份额,在视频监控领域的市占率也已经突破90%以上。
 
  目前,AI的应用主要集中在人脸识别、图像识别、语音识别、自然语言处理等领域。
 
  随着人工智能在视频监控的发展,对算法、算力的需求越来越大,AI芯片应用而生。
 
  所谓AI芯片,一般是指为了进行人工智能相关的运算而进行有针对的优化过的专用芯片(ASIC芯片)。
 
  随着人工智能需求发展,神经网络层数加深,更加有效率的专用芯片,对于布局人工智能的科技企业愈发重要。
 
  目前,国内企业包括华为海思、北京君正、富瀚微、立迅微、中星微、国科微、景嘉微、中科曙光、比特大陆、寒武纪、地平线、深鉴科技、云天励飞、依图科技、联咏科技、瓴盛、耐能、瑞芯微等超20家企业都有推出应用于安防市场的AI芯片。
 
  芯片对于摄像机来说,就如汽车的发动机,如果没有芯片,整个视频监控系统就无法运行,尤其是高算力的AI芯片,复杂的AI应用都需要算力支撑。
 
  从2020年上半年开始,受疫情和美国实体清单影响,作为主流芯片提供方的华为海思多款芯片就出现断货,有价无货。
 
  部分分销商/代理商开始囤货,甚至有炒货现象,致使下游应用市场中一些摄像机出现涨价现象。
 
  另外一个原因是,产业链各环节的影响,不仅晶圆代工环节产能满载,下游封装、测试同样供不应求,目前已有部分硅片、IC设计、晶圆代工和封测企业发布年初涨价函。
 
  一些生产制造企业也纷纷叫苦,因为跟供应商/代理商签订的合同都是此前便签好的,如今芯片或者原材料涨价,但成品依旧不能涨价,这样就导致生产商的成本增加,给生产制造企业带来更大的压力。
 
  但也有企业表示,已经找到了其它芯片供应商,在逐步放量,从2021年开始,整体芯片供货会慢慢趋于稳定,摄像机涨价的情况也会缓解。
 
  业内人士分析,目前全球出现的缺芯大潮,一方面是全球疫情影响,上下游供应链波动;另一方面,也是全球贸易商、代理商的集体吹涨导致的,集中在汽车、电子、手机等按行业,而安防行业的缺芯现象并没有外界鼓吹的那么严峻,主要是基于以下几大因素。
 
  02  安防缺芯影响:不致命
 
  1)替代方案众多
 
  据了解,目前市场比较短缺的芯片主要是DVR SoC芯片、NVR SoC芯片和IPC SoC芯片为主的编解码系统级的芯片。
 
  其中,以海思布局比较完善,在IPCSoC市场占有大量份额,并且已经覆盖云端及边缘。其它企业推出的芯片则大致覆盖了从中低端到高端的芯片范畴,从简单的图像采集到图像视频分析、机器学习等AI推理计算都有对应的芯片。
 
  比如2015年进入安防IPC领域的国科微,凭借其优秀的ISP性能、完善的系统架构、超高的系统集成度、优异的低功耗设计等高性价比优势,先后推出GK710x等系列H.264监控芯片,新一代H.265智能监控芯片GK720系列及产品解决方案,广泛应用于平安城市、智能家居、交通、金融、学校等行业级、民用消费级安防监控市场。
 
  此前微小如尘,现在异军突起的富瀚微在视频监控方面,可提供高性能视频编解码SoC和图像信号处理器芯片,主要包括IPCSoC和CameraISP两个方面,主要产品:FH8856、FH8852、FH8632、FH8535、FH8538D等。
 
  云天励飞、阿里巴巴、依图科技、地平线、寒武纪等在AI芯片领域都有一定的研究,为视频监控提供视觉推理、图像视频分析、机器学习等高端功能,适用于人脸识别、智慧城市、智慧社区、智能交通等领域。
 
  不容置疑的是,AI芯片的价格相对普通芯片也比较贵,毕竟功能更高端。后续在运算效率、成本、推理运算、深度学习等方面,还需要得到较大的提升。
 
  而且,据了解,囤货炒货最严重的时期已经过去,安防视频监控的芯片货源没有此前那么紧张了。
 
  2)安防芯片功能需求适中
 
  物联网、人工智能等新技术兴起使智能化成为社会生活各个领域的主流趋势,传统产业面临转型升级。
 
  半导体是产业智能化进程中必不可少的关键电子元件,是新产品智能化功能实现的基础平台,新技术应用的核心载体。
 
  在目前,智能手机对芯片的制程工艺要求是最高的,而从安防行业的经营范围来看,行业内需求的芯片类型主要以SoC(系统级芯片为主),这类芯片可以广泛应用于监控摄像机、DVR、NVR等安防产品中。
 
  而该种芯片的制作工艺相比手机和基站芯片来说,要相对低很多。比如,芯片大厂安霸和TI(德州仪器)的对标产品安霸A5s、TIDM368的工艺分别为45纳米工艺和65纳米工艺。
 
  而这种工艺在芯片制造行业里并非难事。据了解,中芯国际目前能够承接最高14nm工艺的芯片制造,虽然不如台积电的7nm、5nm甚至3nm工艺,但是生产45nm工艺的SoC芯片应该是游刃有余的。
 
  安防行业对芯片的要求大多还是在21nm以下,因此,安防主流芯片的制作工艺比起手机和电脑来说更容易一些。
 
  为此,有业内人士表示,安防行业的短暂缺芯并不“致命”,从目前众多的芯片企业和工艺要求来看,在2021年,芯片的暂时短缺会进一步缓解,国产芯片企业将迎来重要的发展契机,安防芯片需求会得到更大范围地满足,成本会迈入更加合理的范畴、技术会得到升级迭代。

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