CMOS 传感器具备出色的产品性能,更符合现代企业的生产需求,将取代 CCD 传感器成为市场的主流选择。图像传感器是目前市场需求较高的半导体产品之一,图像传感器主要分为 CMOS 传感器与 CCD 传感器两大类,二者均是利用感光二极管发生光电转换,进而将图像转换为数字信号后生成图像,主要差异体现在二者对于不同数字信号的传送方式不同。相比于 CCD 传感器,CMOS 传感器具有以下优点:

功耗低 :

CCD 传感器图像采集方式为被动式, 通常需外加 12-18V 电压移动每个像素中的电荷,功耗较高。与 CCD 传感器相反,CMOS 传感器多采用主动式像素结构,感光二极管产生的电荷可直接由晶体管放大输出,其功耗约占 CCD 传感器的 12.5%-20%。

生产成本低 :

CCD 传感器采用电荷传递方式传送数据,其制造工艺复杂、成品率低,任一像素停止工作后将阻碍传输整排像素的数据,并且 CCD 传感器难以使用当前半导体集成电路主流的CMOS 生产线,生产成本较高。而 CMOS 传感器采用的 CMOS 制造工艺在半导体电路设计中应用广泛,制造过程相对容易且生产成本低。

集成度高 :

如上所述,由于 CCD 传感器复杂的制作工艺,并且 CCD 感光元件本身无法与周边电路完成整合,从而导致外围电路复杂,难以实现整个模块的小型化。广泛应用的 CMOS 制造工艺可促使 CMOS 传感器相对容易的将周边电路集成至芯片中, 实现产品小型化。CMOS传感器集成度高的特点可有效解决生产商批量生产传感器的难题。

读取速度快 :

CCD 传感器需要所有的电荷通过统一的电路转换并输出,影响读取速度。CMOS 传感器在采集光信号的同时即可读取电信号,并能及时处理各单元的图像信息,相比 CCD 传感器速度较快。

更高的宽动态范围 :

CMOS 传感器采用搭配 DPS 技术的方式,动态范围通常超过 CCD 传感器的 50%,有效解决 CCD 传感器在处理动态范围和色彩真实性方面的不足,提升成像质量。

与传统图像传感器市场的主流选择 CCD 传感器相比, CMOS 传感器适合大规模生产工艺,可满足企业批量生产要求,单位成本低于 CCD 传感器的 1%,并且 CMOS 传感器将图像采集单元及信号处理单元集成至一块基板,在缩小体积的同时保持着低功耗优势,适用于移动设备和各类小型化设备。CMOS 传感器出色的产品性能更贴合生产企业的需求,将催动行业快速发展并逐渐取代 CCD 传感器。

多摄手机方案可实现更高的拍照效果以及更多的拍照功能,进而拉动 CMOS 传感器市场需求。智能手机行业是 CMOS 传感器重要的下游应用市场,2017 年全球智能拍照手机CMOS 传感器应用市场占 CMOS 传感器总体市场销售比例的 62%。中国是智能手机用户大国,2018 年智能手机用户数量已超过 13 亿人次,位居全球第一。

伴随科技的发展智能手机的功能也日益丰富, 在众多的手机功能中拍照功能已经成为消费者较为重视的功能甚至成为消费者购买手机的主要考虑因素。双摄镜头的搭配可突破单摄像头瓶颈限制,实现像素的提升及感光面积的增加,利用硬件结合算法从而接近单反相机的性能。为追求更优质的拍照效果,智能手机搭配双摄像头方案日趋流行,将大幅提升 CMOS 传感器市场需求。

双摄像头方案早在 2007 年即已应用于智能手机行业,主要是为 3D 手机提供 3D 拍摄服务,以 2011 年 HTC 发布的首款 3D 手机 G17 为例,其搭配了两颗 500 万像素后置镜头,可直接拍摄裸眼 3D 视频。

此后,智能手机厂商相继探索双摄方案的可行性,2016 年苹果发布 iPhone 7 Plus,其采用一颗长焦镜头搭配一颗广角镜头的双摄方案,极大地提升拍照质量,至此双后置镜头成为智能手机的标配。2018 年 3 月,华为发布全球首款徕卡后置三摄手机 P20 Pro,自此引发了手机配备多摄方案的潮流,三摄像头方案的实施将进一步提升手机的拍照性能,实现更多的拍照功能。

2018 年,中国智能手机出货量 4.1 亿部,同比下降 13.9% ,智能手机市场的渗透已接近饱和,中国智能手机正由增量时代逐步迈向存量替换时代。因此, 巨大的智能手机存量市场以及日益增长的多摄需求将推动新一轮 CMOS 传感器市场需求的增长。

CMOS 传感器下游行业的应用在安防监控、汽车车载等领域尚存较大的提升空间,为CMOS 传感器的应用提供较为广阔的市场发展前景。CMOS 传感器在安防监控及汽车车载领域的应用主要如下:

安防监控领域 。自 2012 年起,以索尼、豪威科技为首的全球 CMOS 传感器厂商开始重视开拓安防监控市场,至 2018 年中国安防领域 CMOS 传感器市场规模已超过 10 亿元,安防监控领域将成为 CMOS 传感器重要的细分市场。安防监控依赖图像传感器获取视觉信息,伴随安防智能化的发展,行业产品需求已由“看清”开始往“看懂”方向转变,对体积小、读取速度快的 CMOS 传感器产品需求不断增长。

近五年智能安防市场增长迅速,由 2014 年 21.0 亿飞速增长至 2018 年 300.0 亿 , 为 CMOS 传感器提供充足的生长土壤, 驱动 CMOS传感器行业快速发展。

汽车车载领域 。汽车车载领域是 CMOS 传感器未来应用的重要方向之一, CMOS 传感器广泛应用于汽车倒车影像、防碰撞系统等方面,而伴随自动驾驶技术的发展,汽车厂商为实现更高级别的自动化水平,满足车辆对感知、决策和执行环节更高的技术要求,将会为自动驾驶车辆配备更多的摄像头。

以特斯拉和通用汽车为例,特斯拉 L2 级别自动驾驶解决方案 Autopilot 2.0配备 8 个摄像头;通用汽车 L4 级别自动驾驶解决方案 Cruise 无人车搭载了 16 个摄像头, 而每个车载摄像头均需要 CMOS 传感器为支撑部件。在中国政府的政策支持下,自动驾驶汽车行业呈飞速发展态势,相应带动车载摄像头市场稳定发展。截至 2018 年,中国车载摄像头市场规模已达 38 亿元,不断上升的车载摄像头市场规模将推动 CMOS 传感器市场快速发展。
作者:刘霁樟

#易烊千玺让我成为更好的人[超话]##卓立百舸七载越,易烊千玺势拔节# 我的书单加一《聋哑时代》
像是中学时期的青春疼痛的小说 很多地方隐晦我读不明白 似懂非懂 作者的文笔会把你吸进去 仿佛置在其中 一个个人物活灵活现 又像是我们生活中的谁 所有的痛苦都会变成前行的力量 “我应该再也不会被打败了”

智能建造浪起前夜:龙头优势已显,三大问题亟待解决

2020-08-10 18:09:43 来源: 科技日报 作者: 殷泽 乔地

住房和城乡建设部等十三部门近日联合印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》提出,要以大力发展以建筑工业化为载体,以数字化、智能化升级为动力,创新突破相关核心技术,加大智能建造在工程建设各环节应用。2035年中国将全面实现建筑工业化,迈入智能建造世界强国行列。
                         
智能建筑长啥样

“冬天保暖,夏天隔热,节能率高达85.1%!”普通住宅如果把室温保持在20-26℃,需要用100度电的话,在这里只需要不足15度电。早在3年前,河南省首个按照超低能耗建筑标准建造的居住示范区,在新乡市平原新区建成,在当地引起极大轰动。

河南省建筑科学研究院绿色建筑研究所所长原瑞增介绍,普通的居民住宅能耗高,主要是因为外墙保温性能差、气密性差,造成屋内热量容易散失,为维持舒适的室内温度需要消耗较多的能源。而该项目采用了无热桥构造、建筑整体气密性、高效新风热回收系统等新技术,让建筑的密封、保温性能得到极大提升。

该项目还充分利用可再生能源,在房顶设置太阳能光伏发电系统,装机容量2.4KW,满足了公共区域用电;建有雨水收集池,对雨水进行回收利用。原瑞增说,整个示范区每年可节约685吨标准煤,减少二氧化碳排放量1692吨、减少二氧化碳排放量13.7吨、减少粉尘排放6.85吨。

3年后的2020年7月,还是在新乡,河南省建筑业转型发展现场会在那里举行。现场会观摩了河南二建承建的装配式建筑产业园区和装配式建筑项目。目前已投产9条钢结构生产线、7条PC构件生产线、4条节能门窗幕墙生产线、5条玻璃深加工生产线。产品涵盖建筑钢结构、建筑和市政PC结构、门窗幕墙、深加工玻璃等装配式建筑构配件。“也就是说,以后建房子就从这里拉配件回去‘搭积木’就行了”一位前去观摩的人士笑言。

“这两个案例让人振奋,但还仅仅是智能建造的一部分。”筑友集团首席技术官俞大有告诉科技日报记者,智能建造是在建造过程中充分利用智能技术和相关技术,通过应用智能化系统,提高建造过程的智能化水平,减少对人的依赖,达到安全建造的目的,提高建筑的性价比和可靠性。

他说,这包括三个方面:智能建造的目的是提高建造过程的智能化水平;智能建造的手段是充分利用智能技术和相关技术;智能建造的表现形式是通过应用智能化系统。

按照住房和城乡建设部等十三部门《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》,智能建造在建造全过程中应用的高新技术,至少包括建筑信息模型(BIM)、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等。

俞大有详细介绍,这包括推动智能建造和建筑工业化基础共性技术和关键核心技术研发、转移扩散和商业化应用,突破部品部件现代工艺制造、智能控制和优化、新型传感感知、工程质量检测监测、数据采集与分析、故障诊断与维护、专用软件等一批核心技术;数字化设计体系建设,统筹建筑结构、机电设备、部品部件、装配施工、装饰装修,一体化集成设计,自主可控的BIM技术,人机智能交互、智能物流管理、增材制造等技术和智能装备的应用;加快培育具有智能建造系统解决方案能力的工程总承包企业;工程建设项目全生命周期内的绿色建造,通过智能建造与建筑工业化协同发展,提高资源利用效率,减少建筑垃圾的产生,大幅降低能耗、物耗和水耗水平;还要加强智能建造及建筑工业化应用场景建设,形成集研发设计、数据训练、中试应用、科技金融于一体的综合应用模式;建立大数据辅助科学决策和市场监管的机制,完善数字化成果交付、审查和存档管理体系等。

我国智能建造尚处发展初期,细分龙头优势已显

事实上,近年来,我国远大住工、筑友集团、美好置业、金螳螂等在内的行业细分龙头优势已经凸显。建业集团董事局主席胡宝森告诉科技日报记者,国家出台相关政策促进智能建造的发展,将产生极大的社会和经济效应,并推动国内智能建筑产业加快转型升级。

指导意见明确了未来五年的发展目标,到2025年,我国智能建造与建筑工业化协同发展的政策体系和产业体系基本建立,建筑工业化、数字化、智能化水平显著提高,建筑产业互联网平台初步建立,产业基础、技术装备、科技创新能力以及建筑安全质量水平全面提升,劳动生产率明显提高,能源资源消耗及污染排放大幅下降,环境保护效应显著。

与此同时,国家也将通过各种政策推动形成一批智能建造龙头企业,引领并带动广大中小企业向智能建造转型升级,打造“中国建造”升级版。

在政策支持,技术进步,传统施工成本不断上升等多因素推动下,作为智慧建造代表的装配式建筑渗透率不断提升,行业迎来快速发展期。数据显示,2019年我国新开工装配式建筑4.2亿m²,同比增长45%,占新建建筑面积的比例约13.4%,近4年年均增长率55%。远大住工、筑友集团等行业龙头的优势也已经形成。

胡宝森表示,当前装配式浪潮已来,不论PC、钢结构还是装修环节行业需求都呈快速增长趋势,细分赛道龙头依托技术、规模、管理优势快速提高市占率,成长路径不断清晰,尤其是竞争优势可随规模增长不断自我强化的加工制造龙头。

实际上,不少智能建造相关企业正在努力推动新一代信息技术与建筑工业化技术的协同发展。筑友集团不久前发布了“家智造”战略。“家智造战略依托建筑行业全产业链核心环节(设计、制造、建设和运维)的科技创新和集成,通过BIM技术、物联网、云计算、大数据等数字平台进行技术串联,以装配方式在建筑、装饰、园林方面实现专业化施工、产业化制造、精细化装修,实现质量、工期和成本的全面升级换代。” 筑友集团总裁郭卫强表示,在“家智造”战略蓝图里,既有筑友集团自身拥有的装配式建筑全产业链各板块的协同,还有与建业集团旗下地产、轻资产、新生活、教育等其他业务集团的协同。

从去年到今年,筑友集团在技术创新方面颇多斩获。2019年,筑友智造科技成功下线了智能置模机器人,该机器人是全国首台适应复杂出筋构件的智能机器人,可实现置模用工减少75%,置模效率提升2.5倍。2020年,筑友集团研发的国内首台环保型PC模具自动清洗设备成功下线,与智能置模机器人协同作业,实现智能PC工厂置拆模工序自动化再升级。

除了国家层面出台智能建造相关政策,不少省份也在近年来相继出台相关政策,支持装配式建筑发展,推动建筑行业转型升级。如河南省3月2日出台的《关于支持建筑业转型发展的十条意见》,将装配式建筑产业基地(园区)和项目建设纳入相关规划并优先安排建设用地;对使用住房公积金贷款购买装配式商品住房的,贷款额度最高可上浮20%。

河南的十条意见同时要求,政府投资或主导的采用装配式建造方式建设的项目,增量成本计入建设成本。装配式建筑项目可按照技术复杂类工程项目进行招投标,按规定可采用邀请招标方式。对装配式建筑技术人才和产业工人参加培训、评价和考核认定等符合条件的给予补贴。

行业升级临三大难题,标准、人才和市场培养体系

但是,不少业内人士在受访时表示,装配式在我国仍处于早期推广阶段,能够兼顾产业链上下游的EPC总承包方式是目前较好的解决方案,随着未来装配式行业标准化程度不断提升,行业分工仍是趋势。智能建造更是尚处于初期,发展空间很大,但面临缺乏人才、市场和培养体系三大问题,需要突破:

首先,与智能建造相适应的建设、质检、验收和数字化体系标准建设。目前国内的建筑建设、质检和验收标准都是按照现浇或者“等同现浇”标准来进行的,而这不仅不能让以装配式建造为代表的智能建造发挥效率的优势,也无法实现成本方面的优势。

第二,与智能建造相适应的人才培养体系。任何行业的转型升级,都必须以足够的人才为基础,但目前国内建造相关专业人才培养教材,大多以现浇场景为基础。“令人欣喜的是,国内高校都在纷纷开设智能建造专业。”华北水利水电大学教授程远兵说,智能建造为传统土木工程专业注入了科技活力,建筑施工领域将需要越来越多的智能建造人才。2018年同济大学获批了国内第一个智能建造本科专业,2019和2020相继有22所高校获批了智能建造专业。

相关高校开设智能建造专业时间及数量

第三,就是良好的市场培养体系。智慧建造涉及的环节众多,市场的培养也不仅在最终建筑上,而是在智能建造生态涉及的所有环节。只有整个产业链都发展起来,智能建造的绿色、效率和成本优势才能真正实现有效释放。

业内人士告诉记者,目前行业内不少企业都在建设自己的数据平台,但由于相互“隔离”,导致企业平台的数据有限,无法发挥真正的经济价值。


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