IPC英文全称IP Camera，即网络摄像机。网络摄像机通常由镜头、图像传感器、声学传感器、模/数转换器、DSP芯片、ISP芯片、MCU主控芯片、存储芯片、网络通信芯片、电源芯片、音频放大器、接口芯片、调焦或摇头电机、电机驱动芯片、太阳能光伏模组、PIR传感器、红外夜视灯、网络变压器、电池等元器件组成。

　　图1、网络摄像机组成

　　网络摄像机按照外壳可以分为枪机，筒机，半球，球型，云台等品类。

　　图2、网络摄像机分类

　　网络摄像机的设计可参考行车记录仪，此前我们做过一篇方案浅析：《行车记录仪方案浅析》。

　　图3、结构组成图(图源：FOSCAM)

　　接下来我们按硬件组成对IPC的芯片做个盘点。

　　1、镜头镜头作为网络摄像机的前端部件，有固定光圈、自动光圈、自动变焦、自动变倍等种类，与模拟摄像机相同。镜头原厂有大立光电、舜宇、玉晶光电、瑞声、联合光电、联创电子、亚洲光学、新钜、先进光电、Sekonix、康达智、富士龙、Diostech、三星电机、Digital Optics、星聚宇、禾瑞光电、华鑫光电、欧菲精密、都乐精密、兴邦光电、萨至德、佳能等。2、图像传感器、声学传感器图像传感器有CMOS和CCD两种模式。CMOS既互补性金属氧化物半导体，CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。不像由二级管组成的CCD和CMOS电路几乎没有静态电量消耗。这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右，CMOS重要问题是在处理快速变换的影像时，由于电流变换过于频繁而过热。暗电流抑制的好就问题不大，如果抑制的不好就十分容易出现杂点。

　　图4、摄像头模组

　　CCD图像传感器由在单晶硅基片上呈二维排列的光电二级管及其传输电路构成。光电二极管把光转化成电荷，再经转化电路传送和输出。通常，传送优良图像质量的设备都采用CCD图像传感器，而注重功耗和成本的产品则选择CMOS图像传感器。但新的技术正在克服每种器体固有的弱点，同时保留了适合于特定用途的某些特性。这一部分与已逐渐退出市场的模拟摄像机相同。

　　图像传感器原厂有索尼、美光、安森美、三星、豪威、思特威、晶相光电、比亚迪、格科、意法半导体、佳能、芯视达、锐芯微、SK海力士、思比科、东芝、英飞凌、柯达、艾迈斯、松下、长光辰芯、派视尔、锐思智芯、海图微等等。

　　声学传感器即拾声器或叫麦克风，与传统的话筒原理一样。声学传感器原厂有歌尔微、楼氏、敏芯微、瑞声、瑞勤、共达电声、鑫创、新港电子、钰太、鑫丰泰、英飞凌、TDK、鸿南、芯奥微、芯易邦、华景传感等等。3、模/数转换器模/数转换器的功能是将图像和声音等模拟信号转换成数字信号。基于CMOS模式的图像传感器模块有直接数字信号输出的接口，无须A/D转换器;而基于CCD模式的图像传感器模块如有直接数字输出的接口，亦无须A/D转换器，但由于此模块主要针对模拟摄像机设计，只有模拟输出接口，故需要进行A/D转换。模/数转换器原厂有德州仪器、亚德诺、微芯、润石、圣邦、瑞盟、芯炽、思瑞浦、芯佰、顺芯、领慧立芯、启珑、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)即数字信号处理，它是利用数字计算机或专用数字信号处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、变换、综合、估值、识别等加工处理，借以达到提取有用信息、便于应用的目的。DSP芯片是一种特殊的微处理器，它就是根据数字信号处理理论的数学模型和算法，设计出来的专门的数字信号微处理器芯片。

　　ISP (Image Signal Processor)，即图像处理器，主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期处理，主要功能有线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制等，依赖于ISP才能在不同的光学条件下都能较好的还原现场细节，ISP技术在很大程度上决定了摄像机的成像质量。它可以分为独立与集成两种形式。

　　网络摄像机的图像压缩编码标准主要有MPEG4、H.263、H.264、H.265、M-JPEG等。DSP和ISP芯片的主要功能都是对图像数据进行处理。如今都已集成到主控SoC芯片里，甚至有AI芯片厂商涉足安防市场，集成了NPU和更多接口的支持。IPC SoC芯片原厂有星宸、富瀚微、君正、联咏、安霸、海思、国科微、瑞芯微、雄迈、安凯微、齐感、中星微、酷芯微、开阳、智源、映佳、德州仪器、恩智浦、晶晨、华晶科技、全志、晶视智能、NEXTCHIP、瓴盛、龙迅、算能、亿智、爱芯元智、寒武纪、云天励飞、地平线、研极微、耐能、睿致等等。5、存储芯片存储芯片主要功能是对程序和图像等数据的存储。存储芯片原厂有三星、SK海力士、美光、微芯、富士通、飞索、兆易创新、江波龙、华邦、复微、旺宏、宜扬、君正/ISSI、武汉新芯、芯天下、东芯、恒烁、普冉等等。6、网络通信芯片网络摄像机通常是以太网;家用球机有用4G或WiFi通信，就会用到通信模组。以太网PHY芯片原厂有瑞昱、联杰、微芯、博通、美满、德州仪器、恩智浦、裕太微、和芯润德、景略、东土科技、雄立、联芸科技、朗锐芯等等。通信芯片或模组主要原厂有移远、广和通、芯讯通、高新兴、有方、九联、诺行、合宙、捷高、移芯通信、美格、芯之联、联发科等。7、调焦或摇头电机、电机驱动芯片半球，球型，云台网络摄像机就有用到调焦或摇头用的电机，通常会有两个电机，水平电机和垂直电机。这里查找资料看到的电机品牌有山洋电气、泓之发、正德智控、泰合电机、一诺电机、万至达、隆辉盛、维斗科技等等，电机驱动芯片有芯亿达、瑞盟、思瑞浦、中微爱芯、友旺等等。

　　8、电源芯片、音频放大器及其他元器件

　　接下来，我们选择3款不同IPC产品，以实例说明他们都选用了哪些芯片?

　　1、海康威视的200万像素枪机，型号DS-2CD855F-E，拆开后PCB上的DateCode是2011年6月7日，距今近12年。拆开外壳后里边共4块PCB，右边最底层为电源板，中间为主控板，顶层小板为FPGA数据采集板，左边镜头后边为CCD传感器板。

图5、海康威视DS-2CD855F-E

表1、海康威视DS-2CD855F-E部分元器件

　　2、TP-LINK 400万全彩云台无线摄像机，型号IPC44AW。

图6、TP-LINK IPC44AW

表2、TP-LINK IPC44AW部分元器件

　　3、东芝SS-K2C球机，DateCode是2002年。

图7、东芝SS-K2C

表3、东芝SS-K2C部分元器件

　　4、海康威视DS-2TD2166-15/V1热成像网络摄像机。

图8、海康威视DS-2TD2166-15/V1

(图源：System Plus Consulting)

表4、海康威视DS-2TD2166-15/V1部分元器件

　　目前IPC SoC年需求量1.5亿颗左右，根据Frost&Sullivan 数据，2021年全球IPC SoC市场规模为6.3亿美元。以出货量口径计算，排在华为海思前的全球前五供应商合计占据了85.5%的市场份额，星宸科技、富瀚微、北京君正、联咏科技市占率分别为36.5%、21.5%、12.8%和8.4%。曾经市占率超过60%的华为海思受到制裁后，出货量和市占率下滑严重。伴随未来智慧交通、智慧城市的升级需求，预计IPC SoC会与人工智能的融合更加紧密。或许还有一轮洗牌，是传统的安防芯片还是AI芯片胜出?让我们拭目以待。

　　图9、全球IPC SoC市占率

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