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半导体设计之富瀚微:海康威视与比亚迪摄像头芯片的供应商

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  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。

  DVR SoC 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 DVR SoC 芯片,DVR SoC 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。

  DVR SoC 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DVR SoC 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 (digital video server,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,Internet Protocol Camera)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。

  随着前端 IPC 网络摄像机逐渐替代模拟摄像机,IPC SoC 替代了 ISP,IPC 逐渐实现从视频采集到编码压缩的全数字化,此时数字视频监控系统架构精简为 IPC+NVR。

  IPC SoC 芯片是视频监控网络摄像机的核心。IPC SoC 通常包含 ISP 模块和视频编码模块,经过摄像机前端图像传感器采集的视频原始数据经过 ISP 模块处理后,送到视频编码模块进行压缩。压缩后的视音频码流通过网线或者无线链路传输到后端 NVR,NVR 对视音频数据进行接收处理并存储,后期需要回溯时可调出存储的视音频数据进行检索回放。

  

  IPC SoC 通常集成了嵌入式处理器(CPU)、图像信号处理(ISP)模块、视音频编码模块、网络接口模块、安全加密模块和内存子系统,部分芯片还集成了视频智能处理模块。其中 ISP 处在处理流程的最前端,ISP 性能直接影响编码后的图像质量和压缩效率。

  2014 年富瀚微网络摄像机 IPC SOC 芯片开始量产。2016 年公司 IPC SOC 出货量达 536 万颗,2017 年公司基于 Smart264 编码技术,推出智能高清网络摄像机 SoC 芯片。

  2013-2017 年中国网络摄像机的出货数量复合增长率为 84%,至 2017 年市场总量达到 0.79 亿台。

  2014 年IPC SoC 芯片市场格局,德州仪器领先,其次是华为海思、安霸、升迈技术、恩智浦。

  

  2017年的时候,国内 IPC SOC 市场已经高度集中,华为海思、德州仪器等几家大厂占据国内 90%以上的市场份额,其中海思拥有 64%的市占率和绝对领先的产品。

  

  2019年,华为海思市场份额为64%,一家独大,其次是德州仪器17%、安霸、恩智浦、升迈技术等。

  

  富瀚微在这个视频监控芯片的最大市场,占比很低。

  可见, IPC SOC 领域具有典型的强者恒强特征,作为后来者的富瀚微很难快速赶上。

  这个市场竞争也非常激烈,国科微、北京君正、全志科技、瑞芯微、星宸科技Sigmastar、晶晨股份等都有涉及。

  ?AI化

  2015 年开始 ,摄像机走向智能化的道路, 向 “看得懂” 努力 。随着视频监控的高清化和

  网络化,一些图像分析处理技术的实现越来越容易,智能化应用开始大展拳脚。智能摄像机基于高清的图像采集,具备准确的图像辨识能力,具备大脑思考能力,借助视频分析软件可以处理人类无法处理的海量数据。目前在安防行业中正在普遍应用的主要有球机的智能跟踪功能、客流量统计功能、人脸卡口系统功能、视频质量诊断技术、实时视频透雾、畅显引擎、高清视频拼接等。

  
安防进入AI时代。我国智能摄像头渗透率只有 1% ,AI 芯片 更新迭代快,芯片厂商成长机会相当大 。据前瞻研究院,中国一年有 5000 万个摄像头需求,但实际只有 50 万个智能摄像头在应用,这个比例只有 1%,我国智能安防才刚刚进入初级阶段。我国 AI 应用尚处于早期,AI 占据安防主流市场还需要 5—10 年的时间。

  富瀚微的 IPC SoC 产品 FH8830、FH8630D、FH8630M、FH8632、FH8852、FH8856 系列已

  集成智能模块,可实施移动侦测、人脸检测、人形检测、异常报警等应用。其中 FH8852

  及 FH8856 满足 H.265 /HEVC 视频压缩标准。目前 正自主研发智能算法等核心技术,正加速推进 AI 芯片落地。

  在监控摄像头之外,富瀚微还在进军汽车电子(车载摄像头)和智能硬件(家用摄像头)领域,不过规模都还很小。

  

  由于车载摄像头多采用有线连接方式,模拟摄像机为主要类型,因此ISP成为车载摄像图像信号处理芯片的首选方案。目前下游汽车领域智能驾驶需求旺盛,后视、环视、舱内监控等日益成为市场刚需,对ISP芯片的需求保持高速增长。2018 年 8 月,富瀚微发布了其首款汽车前装芯片 FH8310,进入车辆前装市场。该款产品是国内本土首款百万像素以上的车规级 ISP 芯片,目前已在比亚迪唐二代上搭载。在比亚迪新能源汽车上,FH8310主要应用于车内多媒体系统的车内摄像头,在不同光照条件下为驾驶员提供清晰的车内视频图像。车内摄像头主要用于提供包括车内监控、视频通话等在内的功能。将来还有望与人工智能相结合,实现驾驶员疲劳预警、手势识别等高端功能。

  2019年,车载摄像头芯片收入6600万,占比12.65%,毛利率43.55%。

  除了车内摄像头,富瀚微相关产品已被广泛应用于汽车倒车后视、行车记录仪、车内监控等领域。

  可见,富瀚微起家于模拟摄像机用的ISP芯片,虽然市场份额做到最大,但是这个领域市场空间小,而且不断被网络摄像头取代。在模拟摄像机向网络摄像机过渡的关键时间点,富瀚微没能抓住机会,错失IPC芯片高速发展的机遇,遭到华为海思的碾压。这个市场竞争激烈,富瀚微产品线以中低端为主,不得不通过低价来抢市场。因此,公司的毛利率和净利率一路下滑,从2016年的56%下滑到37%。

  

  ROE下滑更剧烈,从2016年的52%下跌到7.53%,从优秀变为平庸。

  公司的营收虽然在增长,但是扣非净利润仅有2016年高峰期的60%。

  除此之外,下游客户高度集中,被海康威视和大华股份两家占据主要市场份额。公司的第一大客户就是海康威视,占比63%;第二大客户占比26%。客户的集中度非常高。因此,公司在面向客户时缺乏议价权。

  还有,公司的并购项目中存在很大疑点。上市不久,2018 年 5 月,富瀚微与眸芯科技(上海)有限公司签订增资协议,本公司出资人民币 1706 万元对眸芯科技(上海)有限公司进行增资,增资后占 51%的股权比例。

  

  而眸芯科技是2018年3月才成立的。前脚刚成立,才两个月就投资?

  没过多久,富瀚微又转让出去大部分股权。

  然后到2021年,富瀚微又发公告,将以3.3亿现金收购眸芯科技32.43%股权,公司持有的眸芯科技股权比例将由18.57%变更为51%,眸芯科技将成为公司的控股子公司。

  如果看好眸芯科技,为什么当初要转让,不一直持有?现在又高价收购?这背后会不会有利益输送的猫腻呢?

  2017年上市时,公司募集了5亿多资金投入到ISP芯片、IPC Soc芯片等项目。

  

  结果,2019年3月1日,富瀚微公告表示“实际执行过程中受到多方面因素影响,无法在计划时间内达到预定可使用状态”,将对部分IPO募投项目进行延期。延期项目均属于此前公司重点发力的IPC SoC领域,而延期的主要原因系项目“对产品可靠性、性能、成本的要求持续提高,且产品方案落地及验证所需时间较长 ”。

  再加上近三年的财务指标,显然公司IPO的募集资金没有得到很好利用,没有帮助公司增强竞争力,获得很好的回报。

  然而,公司在2021又抛出5.81亿元的可转债募资计划,用于高性能人工智能边缘计算系列芯片项目、新一代全高清网络摄像机SoC芯片项目、车用图像信号处理及传输链路芯片组项目。

  这不由得令人担心:大笔募资然后不达预期、营收增长利润下滑,这样的尴尬事还要再重演一遍吗?

  很多券商研报表示,由于华为海思被美国打压,其IPC Soc芯片市场份额的很大一部分将转移到富瀚微。但是,富瀚微的三季报并没有显示营收和利润有较大增长。此外,联咏科技、星宸科技等海思替代品也在虎视眈眈。富瀚微由于大部分业务在ISP芯片,IPC Soc芯片究竟能替代多少,不宜太乐观。

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