IPC英文全稱IP Camera，即網絡攝像機。網絡攝像機通常由鏡頭、圖像傳感器、聲學傳感器、模/數轉換器、DSP芯片、ISP芯片、MCU主控芯片、存儲芯片、網絡通信芯片、電源芯片、音頻放大器、接口芯片、調焦或搖頭電機、電機驅動芯片、太陽能光伏模組、PIR傳感器、紅外夜視燈、網絡變壓器、電池等元器件組成。

　　圖1、網絡攝像機組成

　　網絡攝像機按照外殼可以分為槍機，筒機，半球，球型，云臺等品類。

　　圖2、網絡攝像機分類

　　網絡攝像機的設計可參考行車記錄儀，此前我們做過一篇方案淺析：《行車記錄儀方案淺析》。

　　圖3、結構組成圖(圖源：FOSCAM)

　　接下來我們按硬件組成對IPC的芯片做個盤點。

　　1、鏡頭鏡頭作為網絡攝像機的前端部件，有固定光圈、自動光圈、自動變焦、自動變倍等種類，與模擬攝像機相同。鏡頭原廠有大立光電、舜宇、玉晶光電、瑞聲、聯合光電、聯創電子、亞洲光學、新鉅、先進光電、Sekonix、康達智、富士龍、Diostech、三星電機、Digital Optics、星聚宇、禾瑞光電、華鑫光電、歐菲精密、都樂精密、興邦光電、薩至德、佳能等。2、圖像傳感器、聲學傳感器圖像傳感器有CMOS和CCD兩種模式。CMOS既互補性金屬氧化物半導體，CMOS主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，通過CMOS上帶負電和帶正電的晶體管來實現基本的功能的。這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。CMOS針對CCD最主要的優勢就是非常省電。不像由二級管組成的CCD和CMOS電路幾乎沒有靜態電量消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右，CMOS重要問題是在處理快速變換的影像時，由于電流變換過于頻繁而過熱。暗電流抑制的好就問題不大，如果抑制的不好就十分容易出現雜點。

　　圖4、攝像頭模組

　　CCD圖像傳感器由在單晶硅基片上呈二維排列的光電二級管及其傳輸電路構成。光電二極管把光轉化成電荷，再經轉化電路傳送和輸出。通常，傳送優良圖像質量的設備都采用CCD圖像傳感器，而注重功耗和成本的產品則選擇CMOS圖像傳感器。但新的技術正在克服每種器體固有的弱點，同時保留了適合于特定用途的某些特性。這一部分與已逐漸退出市場的模擬攝像機相同。

　　圖像傳感器原廠有索尼、美光、安森美、三星、豪威、思特威、晶相光電、比亞迪、格科、意法半導體、佳能、芯視達、銳芯微、SK海力士、思比科、東芝、英飛凌、柯達、艾邁斯、松下、長光辰芯、派視爾、銳思智芯、海圖微等等。

　　聲學傳感器即拾聲器或叫麥克風，與傳統的話筒原理一樣。聲學傳感器原廠有歌爾微、樓氏、敏芯微、瑞聲、瑞勤、共達電聲、鑫創、新港電子、鈺太、鑫豐泰、英飛凌、TDK、鴻南、芯奧微、芯易邦、華景傳感等等。3、模/數轉換器模/數轉換器的功能是將圖像和聲音等模擬信號轉換成數字信號。基于CMOS模式的圖像傳感器模塊有直接數字信號輸出的接口，無須A/D轉換器;而基于CCD模式的圖像傳感器模塊如有直接數字輸出的接口，亦無須A/D轉換器，但由于此模塊主要針對模擬攝像機設計，只有模擬輸出接口，故需要進行A/D轉換。模/數轉換器原廠有德州儀器、亞德諾、微芯、潤石、圣邦、瑞盟、芯熾、思瑞浦、芯佰、順芯、領慧立芯、啟瓏、芯海、智毅聚芯、徴格等等。4、DSP芯片、ISP芯片、MCU主控芯片DSP(Digital Signal Processing)即數字信號處理，它是利用數字計算機或專用數字信號處理設備，以數值計算的方法對信號進行采集、變換、綜合、估值、識別等加工處理，借以達到提取有用信息、便于應用的目的。DSP芯片是一種特殊的微處理器，它就是根據數字信號處理理論的數學模型和算法，設計出來的專門的數字信號微處理器芯片。

　　ISP (Image Signal Processor)，即圖像處理器，主要作用是對前端圖像傳感器輸出的信號做后期處理，主要功能有線性糾正、噪聲去除、壞點去除、內插、白平衡、自動曝光控制等，依賴于ISP才能在不同的光學條件下都能較好的還原現場細節，ISP技術在很大程度上決定了攝像機的成像質量。它可以分為獨立與集成兩種形式。

　　網絡攝像機的圖像壓縮編碼標準主要有MPEG4、H.263、H.264、H.265、M-JPEG等。DSP和ISP芯片的主要功能都是對圖像數據進行處理。如今都已集成到主控SoC芯片里，甚至有AI芯片廠商涉足安防市場，集成了NPU和更多接口的支持。IPC SoC芯片原廠有星宸、富瀚微、君正、聯詠、安霸、海思、國科微、瑞芯微、雄邁、安凱微、齊感、中星微、酷芯微、開陽、智源、映佳、德州儀器、恩智浦、晶晨、華晶科技、全志、晶視智能、NEXTCHIP、瓴盛、龍迅、算能、億智、愛芯元智、寒武紀、云天勵飛、地平線、研極微、耐能、睿致等等。5、存儲芯片存儲芯片主要功能是對程序和圖像等數據的存儲。存儲芯片原廠有三星、SK海力士、美光、微芯、富士通、飛索、兆易創新、江波龍、華邦、復微、旺宏、宜揚、君正/ISSI、武漢新芯、芯天下、東芯、恒爍、普冉等等。6、網絡通信芯片網絡攝像機通常是以太網;家用球機有用4G或WiFi通信，就會用到通信模組。以太網PHY芯片原廠有瑞昱、聯杰、微芯、博通、美滿、德州儀器、恩智浦、裕太微、和芯潤德、景略、東土科技、雄立、聯蕓科技、朗銳芯等等。通信芯片或模組主要原廠有移遠、廣和通、芯訊通、高新興、有方、九聯、諾行、合宙、捷高、移芯通信、美格、芯之聯、聯發科等。7、調焦或搖頭電機、電機驅動芯片半球，球型，云臺網絡攝像機就有用到調焦或搖頭用的電機，通常會有兩個電機，水平電機和垂直電機。這里查找資料看到的電機品牌有山洋電氣、泓之發、正德智控、泰合電機、一諾電機、萬至達、隆輝盛、維斗科技等等，電機驅動芯片有芯億達、瑞盟、思瑞浦、中微愛芯、友旺等等。

　　8、電源芯片、音頻放大器及其他元器件

　　接下來，我們選擇3款不同IPC產品，以實例說明他們都選用了哪些芯片?

　　1、海康威視的200萬像素槍機，型號DS-2CD855F-E，拆開后PCB上的DateCode是2011年6月7日，距今近12年。拆開外殼后里邊共4塊PCB，右邊最底層為電源板，中間為主控板，頂層小板為FPGA數據采集板，左邊鏡頭后邊為CCD傳感器板。

圖5、海康威視DS-2CD855F-E

表1、海康威視DS-2CD855F-E部分元器件

　　2、TP-LINK 400萬全彩云臺無線攝像機，型號IPC44AW。

圖6、TP-LINK IPC44AW

表2、TP-LINK IPC44AW部分元器件

　　3、東芝SS-K2C球機，DateCode是2002年。

圖7、東芝SS-K2C

表3、東芝SS-K2C部分元器件

　　4、海康威視DS-2TD2166-15/V1熱成像網絡攝像機。

圖8、海康威視DS-2TD2166-15/V1

(圖源：System Plus Consulting)

表4、海康威視DS-2TD2166-15/V1部分元器件

　　目前IPC SoC年需求量1.5億顆左右，根據Frost&Sullivan 數據，2021年全球IPC SoC市場規模為6.3億美元。以出貨量口徑計算，排在華為海思前的全球前五供應商合計占據了85.5%的市場份額，星宸科技、富瀚微、北京君正、聯詠科技市占率分別為36.5%、21.5%、12.8%和8.4%。曾經市占率超過60%的華為海思受到制裁后，出貨量和市占率下滑嚴重。伴隨未來智慧交通、智慧城市的升級需求，預計IPC SoC會與人工智能的融合更加緊密。或許還有一輪洗牌，是傳統的安防芯片還是AI芯片勝出?讓我們拭目以待。

　　圖9、全球IPC SoC市占率

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