视频监控芯片全景调研与发展战略研究

视频监控芯片全景调研与发展战略研究视频监控芯片行业竞争格局随着安防视频监控软硬件的迅速成熟，视频监控直接从原来的模拟系统进入网络数字化时代，由于行业的特殊地位加之人们普遍对安防行业的不重视，导致整个行业并未过多的考虑隐藏的安全问题，原来在模拟监控系统中方便易用的设计，到了网络数字化时代就面临较大信息安全风险。安防监控高清化和智能化趋势业界有目共睹，富瀚微认为，基于计算机多媒体技术、编码压缩技术、集成电路技术、显示技术、网络传输技术、存储技术等新一代信息技术与视频监控技术的不断融合，高清化、网络化和智能化趋势将更加彻底。跟随下游应用需求的升级，市场对摄像机产品在功能完备性、图像质量、产品稳定性、功耗等方面的要求也将更加严格。在摄像机SoC芯片市场，高清实时编码SoC芯片早成为市场主流，部分领域已经提出超高清的需求，因此具有4K甚至8K超高清视频编码能力的SoC芯片也将得到快速发展。智能分析需要强大的算力，运行人工智能算法，因此，集成人工智能处理器是视频监控芯片未来的发展方向。这要求芯片厂商一方面在智能分析算法方面具有很强的技术积累，另一方面，在集成电路设计工艺上有越来越多的产品采用更先进的工艺，如14nm甚至7nm工艺，以进一步提高芯片处理速度并降低芯片功耗。富瀚微表示。前后端协同智能成为趋势，因此拥有前后端完整芯片解决方案也成为芯片企业的核心竞争力。设备厂商在关注芯片的功能、性能和功耗等指标的基础上，会选择能提供成熟的参考解决方案和清晰的产品线规划的芯片供应商进行合作，从而能够尽快完成产品开发并推向市场，实现产品的延续性。基于上述原因，视频芯片设计企业不仅要在芯片图像处理性能、低功耗设计等方面形成核心竞争力，也要在产品规格定义、参考解决方案开发等方面加强投入并形成竞争优势。富瀚微认为这需要视频芯片设计企业更好地理解客户需求并做出规划，同时在SoC平台建设、嵌入式软硬件开发、软硬件测试和项目管理方面必须进行完整的规划和实施，以形成自己的核心竞争力。基于对市场的判断以及客户需求的实时了解，富瀚微目前拥有从ISP到IPC、从前端摄像机系列芯片到后端录像机系列芯片完整产品线，形成了前、后端协同，视频芯片一站式供应能力。丰富的IPCSoC产品矩阵，基本可以覆盖主流新智能应用市场。同时，富瀚微还透露，新品研发也在稳步推进中，后续将继续推出高端AI边缘侧产品，以满足客户碎片化、定制化的AI产品应用需求。对于未来一两年安防市场的展望，富瀚微明确表示从目前大客户需求来看，国内安防行业需求依然旺盛，继续保持增长势头，随着疫情常态化，海外市场也在逐步复苏。从未来需求看，国内三四线城市以及乡村仍存在广大未覆盖区域，以及智能化替换升级需求，安防相关市场空间仍然广阔。全球半导体市场规模伴随着终端产品的繁荣而增长。2021年，5G手机、笔记本电脑、服务器、汽车、智能家居、游戏设备、可穿戴设备的发展推动了半导体市场增长。根据WSTS统计，2021年全球半导体市场规模达到了5，559亿美元，增长率达到26．23%。根据赛迪顾问数据预测，2025年全球半导体市场规模将达到7，998亿美元。在芯片应用领域，中国拥有巨大的芯片消费市场，是全球主要芯片应用市场，在市场需求旺盛驱动下，中国半导体产业规模将持续扩大，在全球的占比持续提高。有关数据材料显示，2021年中国集成电路产业规模为10，458亿元，同比2020年增长18．20%。根据赛迪顾问数据预测，2025年中国集成电路产业规模预计将会超过19，099亿元。具象到安防芯片，近年来随着算法和芯片性能的不断提升，安防行业逐步进入数智化时代，由于技术迭代和产品升级发展迅速，安防及视频监控行业市场规模持续增长，有效带动着安防芯片市场需求的稳步提升。在超高清化、智能化、网络化趋势下，安防芯片的价值量不断提升。根据赛迪顾问统计，2021年安防芯片市场（包含ISP和安防SOC）规模约为66．5亿元，到2023年有望达到95．3亿元。未来几年，中国安防芯片市场将迎来发展的重要机遇期。中国的安防芯片曾在全球市场中占有重要地位，但是随着安防芯片的重要生产企业华为被美国一纸禁令限制之后，国内安防芯片市场便陷入了焦虑之中。安防芯片原本是一个高度集中的市场，华为海思曾一度占领全国70%左右的市场份额，由于技术被封锁制裁，使得安防芯片一时出现短缺，安防芯片价格也随后开始暴涨。面对安防芯片市场的挑战，中国安防芯片厂商一方面尝试用中低端产品进行替代，希望能够快速地推出产品补充市场；另一方面引入新技术、开发新产品、推出新解决方案，逐渐向高端芯片进行发力。此外，中国安防芯片企业也在安防芯片硬件基础上导入人工智能技术，使得安防成为AI技术落地的成功典范之一。如瓴盛科技2020年发布了首款AIoT芯片，采用11nmFinFET制程工艺，这款芯片具有视频信号处理、编解码能力，同时还具备图形处理能力，广泛应用于智能安防监控、人脸识别、视频会议、车载终端、运动相机等多种智能物联网领域。除了以上应对方案，芯片厂商与下游系统厂商之间的合作也愈发紧密，芯片企业提前在产品定义阶段就开始参与其中进行协同研发。与此同时，有芯片厂商尝试将芯片硬件和算法结合起来以提高产品性能。数字化高清化智能化网络化是安防芯片未来发展的四大发展趋势。高清化和数字化是未来安防芯片市场热点之一。安防监控行业越来越重视夜间低照度或者零照度的监控效果，超高清技术的应用可以提高日夜成像的共焦能力和像质。4K/8K（超高清）带来多个行业领域的升级，夜间监控、大视角监控、高清监控获得快速发展，进而带动高端IPC、视频NVR等多个安防芯片产品市场快速放量。智能化也已成为安防芯片市场的热点和新增长点。AI安防芯片是提供算力保障的基础，在前端，摄像机可通过AI安防芯片具备足够算力，为前端智能算法和应用提供高效的运行环境，在边缘和中心，AI安防芯片可为海量视频、图片、数据的深度解析和大数据分析、检索提供算力保障。如在科技抗疫领域众多智能化安防产品展现风采，许多基于AI安防芯片的智能化产品和解决方案成为疫情防控中的黑科技。其中，红外热成像技术及相关产品、人脸识别系统、AI影像分析诊断系统、车辆轨迹大数据查询系统、视频图像大数据轨迹查询系统、视频会议系统等，这些基于AI安防芯片而实现相应功能的安防应用产品都为这场严峻的疫情防控作战提供了强大的支持。视频监控芯片行业概况视频安防监控系统（VSCS）是利用视频技术探测、监视设防区域并实时显示、记录现场图像的电子系统或网络。安防监控先后经历了模拟化、网络化、高清化等三个阶段。目前，安防监控行业迎来了智能化升级阶段，通过嵌入AI芯片或在视频监控芯片中嵌入AI模块，使得摄像机可对视频数据进行结构化处理、智能计算分析和图像识别，促使视频监控设备从被动监控向主动识别过渡。国内视频监控芯片下游应用领域经过多年的发展和迭代，摄像机已形成了成熟稳定的架构。典型的摄像机主要由镜头、图像传感器、视频监控芯片、PHY、存储器、电源芯片等组成。其中，镜头对光线进行聚焦，将光线聚集在图像传感器上，图像传感器将光信号转换为电信号，视频监控芯片则对信号进行处理和压缩，视频监控芯片决定了图像信号的质量和传递效率。传统监控只能依靠云端的智能处理和分析，对数据传输、云端运算存储都造成了较大压力，同时实时性得不到保障。未来，高清视频在各个领域的应用将越来越广，形成海量复杂的视频数据，从而带动AI技术、ISP技术、视频编解码技术等逐步迭代和更新，并进一步推动摄像机及视频监控芯片的升级。视频监控芯片拥有广泛的下游市场应用，主要包括智能安防、视频对讲、智能车载等。随着人工智能、5G、物联网等终端应用趋势的不断演进，下游市场产品技术提升，客户对产品的需求愈加旺盛，下游应用领域的繁荣也推动了上游半导体与集成电路设计市场的稳步发展。视频监控芯片被市场视为AI最好的落地场景之一，因此视频监控芯片市场上除原有参与者如华为海思、星宸科技、联咏科技、安霸、富瀚微、北京君正、瑞芯微、国科微等企业之外，越来越多的厂商进入视频监控芯片行业，并推出搭载AI模块的芯片产品，该领域市场竞争日趋激烈。未来，伴随智能安防、智能车载等终端应用在产品变革的背景下需求量持续增加，新兴的消费类应用市场需求日益旺盛，视频会议、运动相机等终端市场快速崛起等有利因素，视频监控芯片行业需求将持续高速增长。视频监控芯片分类在高清化智能化和网联化的需求下，5G、人工智能、云计算等信息技术快速发展带动用途单一的安防产品功能走向多元化，并开始与电信、交通、建筑、物业等多领域进行融合，进入泛安防时代。其中视频监控系统主要包括采集和处理原始图像信号的前端设备和负责控制、显示和储存的后端设备，主要采用四类安防SoC芯片。视频监控芯片行业未来发展趋势（一）视频监控芯片的新兴应用场景不断拓展中国视频监控芯片市场需求全球领先，ToB和ToC端的应用场景广阔，近年来市场呈爆发态势。随着AI场景化持续落地，单摄技术已无法满足兼顾细节分析以及多目标轨迹关联等各类智能需求，由场景定义的多摄像头技术将成为趋势。多摄像头技术可兼顾不同视角、不同参数、不同功能的需求，在边缘节点端聚合多种专为复杂场景设计的深度学习算法，形成多场景数据融合分析能力。技术的升级将使处理海量视频数据更加高效，对行业产生变革性的影响，推动下游多种新兴应用场景的滋生和发展。在―平安城市―智慧城市和―平安乡村等政策的推动下，公安、交通、金融、政府和企业大力配合实施安防工程，城市安防监控市场持续更新迭代。2015年后政府安防计划工作重点从城市中心区域向下沉区域渗透，包括一二线城市未覆盖区域以及三四线城市县级地区，乡镇和农村的安防监控市场从无到有释放出大量空间。视频监控在保障社会稳定和公共财产安全的刚需下将成为安防行业的主要产品；除了传统的安防监控市场之外，下游伴随视频监控智能化及其特征提取、内容理解方面的优势，涌现出视频会议、车载摄像等一系列新兴消费类应用市场。视频会议在全球疫情爆发的阶段广泛地被各类用户使用，视频会议产品迎来爆发式增长，发展前景乐观；车载摄像方面，在ADAS和自动驾驶快速发展的趋势下，车载摄像头的使用数量大幅提升，其功能要求亦大幅提高。同时，多项针对汽车前装产品的国标和要求的出台亦驱动车载摄像头加速放量。未来，一方面传统的安防监控市场的设备渗透率依然存在提升空间，同时伴随存量市场设备的高清化、智能化迭代更新，视频监控芯片增长可期；另一方面新兴的消费类应用市场需求日益旺盛，在视频会议、车载摄像等市场快速增长的驱动下，上游视频监控芯片市场规模将同步增长。（二）5G时代视频监控行业迎来重大发展机遇2019年起全球逐步进入5G时代。5G技术的变革除了具有网络广覆盖、低延时、大宽带等特点外，也将快速升级物联网、车联网、工业互联网等平台。计算芯片和连接能力正在源源不断地内嵌在任何可以通电的设备上，带来了设备形态的变化、设备数量需求的提升、配套软件的升级、配套硬件的换代等激变的市场格局。万物互联和万物智能的市场环境正在加速到来。5G在与AI的结合中通过AIoT硬件渗透至更广泛的应用中，同时还将改变传统储存和计算的模式，无线传输速度将大幅提升，数据传输延时将显著降低，视频清晰度将大幅提高，此前大量难以实现的功能将快速迭代并落地。在此背景下，硬件设备需要拥有更高的数据处理能力、承载更多的数据，这极大程度地促进了硬件设备的升级与数量的扩容，从而推动上游芯片需求量的快速增长，使视频监控芯片行业蓬勃发展。（三）视频监控芯片视频技术和应用向智能化发展视觉感知在学习生产和各种知识传承中占据了主要作用。近年来视频技术在不断地发展，消费者越来越重视视觉体验，对清晰度的要求逐步提高，分辨率从576i提升至目前的4K，正在向8K演进。视频监控芯片作为视频技术的核心元器件在中国的发展伴随视频行业的技术变革经历了多段时期，从最早的模拟化演变至网络化，至目前的高清化，未来视频监控芯片将进一步向智能化迈进。在智能化的趋势下，视频监控芯片与AI技术相结合，从而可以更加高效地处理大量非结构化的数据，使芯片对视频内容的理解更加透彻，实现视频的结构化处理，具备图像检测、人脸识别、车载影像、场景识别等功能，从而帮助传统视频监控实现从―看得清到―看得懂、―看得快，实现从―事后查找到―事前预防决策、―事中报警的智能化。视频监控芯片行业技术水平发展情况（一）视频监控芯片图像处理质量能力提升图像处理主要包括图像去噪图像增强自动曝光控制自动增益控制自动色彩校正祛除坏点等功能。当前视频监控芯片受到供给与需求的双层驱动。一方面，图像处理作为视频领域最为核心的技术之一，行业内主要竞争者均持续投入大量研发资金进行技术的迭代更新；另一方面，终端产品所支持的图像画质逐步提升，致使片源图像质量需要同步提升以适配终端产品的需求，最终传导至视频监控芯片，对其图像处理质量及能力提出更高要求。（二）视频监控芯片AI技术高速升级近年来，在算法、数据和算力的三重驱动下，人工智能的功能越来越贴近社会中的主流需求，智能分析整合、人脸识别、大数据分析等智能视频技术蓬勃发展，越来越多地被应用于实地场景，如在智能安防、视频对讲、智能车载等领域中得到普及推广。目前，结合AI技术的视频监控芯片在技术上已突破填充率低、分辨率低和信号干扰严重的难题。随着5G商用、高清4K时代的到来，视频处理信息量将迎来爆发式增长。AI技术升级可极大程度上帮助视频监控芯片提升视频信息处理效率、加快各模块之间的传输速度等，是未来发展的主要方向与趋势。人工智能产品迭代发展亟需AI底层技术的支持，AI底层技术包括AI计算芯片、开源深度学习框架/平台、AI基础理论机器相关模型算法等。AI底层技术对硬件的发展形成了底层制约，国外大型科技企业也正在为AI基础架构设置生态门槛。因此在该大环境下，具备AI底层技术的企业方可更顺利地研发核心技术、掌握发展主动权。（三）视频监控芯片视频压缩能力加强在大多数系统中，视频采集处理与视频存储二者分布在物理分离的系统中，信息传输成本较高。压缩视频具有节省传输带宽、储存更多内容等优势，是各类终端视频产品的必备功能。当前市场正在由高清化