對CMOS圖像傳感器進(jìn)行了深入闡述

在韋爾股份日前的一份報(bào)告中，他們對CMOS圖像傳感器進(jìn)行了深入闡述，現(xiàn)在我們摘錄如下： 根據(jù)Yole Development 的研究報(bào)告，2016-2018年全球CMOS圖像傳感器市場規(guī)模分別為116億美元、139億美元、155億美元。根據(jù)日本調(diào)研公司 Techno Systems Research（TSR）發(fā)布的2019年圖像傳感器市場報(bào)告，到2023年，全球圖像傳感器市場預(yù)計(jì)將從2019年的172億美元增長到270億美元，市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。 根據(jù)智研咨詢發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球CMOS圖像傳感器市場中手機(jī)市場占比約63.9%，是CMOS圖像傳感器中最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。單反、汽車、工業(yè)、安防等市場占比分別為7.8%、6.5%、6.3%和6.4%。

一、智能手機(jī)領(lǐng)域

智能手機(jī)是 CMOS 圖像傳感器最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，智能手機(jī)出貨量的增長也極大推動(dòng)了 CMOS 圖像傳感器市場的快速增長。2019 年全球智能手機(jī)攝像頭傳感器出貨量約 47 億顆，同比增長約 15％。根據(jù) Counterpoint Research 的分析及預(yù)測，盡管在新冠疫情的影響下，全球智能手機(jī)出貨量受到一定影響，但因?yàn)槎鄶z鏡頭組的不可逆轉(zhuǎn)趨勢以及 3D 感應(yīng)系統(tǒng)，CMOS 圖像傳感器的在 2020 年將繼續(xù)保持增長。自夏普公司于 2000 年發(fā)布全球第一臺(tái)具有拍照功能的手機(jī)起，經(jīng)過十余年的習(xí)慣培養(yǎng)，手機(jī)已基本取代普通數(shù)碼相機(jī)，成為人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕挠跋裼涗浌ぞ?，消費(fèi)者對手機(jī)攝像頭性能提出了更高的要求； 另一方面，全球智能手機(jī)市場競爭愈發(fā)激烈、市場集中度不斷提高。在消費(fèi)需求和競爭壓力雙重因素作用下，攝像迅速成為智能手機(jī)核心功能，各大手機(jī)廠商均把拍攝性能作為產(chǎn)品的關(guān)鍵競爭指標(biāo)。手機(jī)攝像頭的演變也日新月異，從單個(gè)后置攝像頭逐漸升級(jí)為后置雙攝、前后雙攝乃至 3D 感應(yīng)模組、后置三攝、四攝、五攝等，CMOS圖像傳感器的出貨量逐年大幅提升。

隨著智能手機(jī)迅速更新?lián)Q代，手機(jī)攝像頭的性能與功能不斷升級(jí)與創(chuàng)新，手機(jī)搭載攝像頭數(shù)量逐年提升，根據(jù)中國信通院統(tǒng)計(jì)，2018 年全國在售手機(jī)中后置雙攝占比已達(dá)到 64%，95%的手機(jī)后置攝像頭最大像素超過 1,200 萬像素。

根據(jù) Yole Development 的研究報(bào)告，2018 年，每臺(tái)智能手機(jī)平均攝像頭數(shù)量為 2.5 個(gè)，而 2019 年上升至 2.8 個(gè)。根據(jù) Counterpoint 的統(tǒng)計(jì)，2020 第一季度交付的每部智能手機(jī)則平均配備了 3.5 個(gè)以上的圖像傳感器。

2019 年，手機(jī)搭配三攝已成為市場主流，四攝五攝機(jī)型已經(jīng)逐步推出。據(jù)Counterpoint 最新報(bào)告顯示，2019 年三攝手機(jī)滲透率為 15%，2020 年將上升至35%，2022 年預(yù)計(jì)將達(dá)到 50%，市場中一半的手機(jī)將配備后置三攝。而從市場上主要智能手機(jī)廠商三攝手機(jī)出貨量占比來看，根據(jù) Sigmaintell 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，華為、蘋果（Apple）、三星（Samsung）等知名智能手機(jī)廠商都逐漸將手機(jī)方案由雙攝向三攝進(jìn)行轉(zhuǎn)變，其中 2018 年華為手機(jī)三攝機(jī)型占其整體出貨量的 7%，而 2019 年則上升至 31%。 未來在市場主流品牌智能手機(jī)生產(chǎn)廠商的帶動(dòng)下，智能手機(jī)多攝像頭趨勢將進(jìn)一步帶動(dòng) CMOS 圖像傳感器市場的增長。市場主要手機(jī)品牌三攝普及率情況如下：

2020 年第一季度，四攝手機(jī)在各大手機(jī)品牌廠商的占比逐漸提升，其中Realme 四攝手機(jī)占其出貨量的 66.1%、OPPO 四攝手機(jī)占其出貨量的 57.7%、小米四攝手機(jī)占其出貨量的 45.8%，華為和三星分別為 28.0%和 20.4%。 未來手機(jī)攝像頭將會(huì)朝著小型化、專業(yè)化和智能化方向這三個(gè)方向發(fā)展，其中，小型化一直是手機(jī)攝像頭追逐的目標(biāo)，而全面屏手機(jī)留給攝像頭的空間更小，進(jìn)一步提升了攝像頭小型化的需求。據(jù)旭日大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018 年單全面屏前置攝像頭對小型化的需求就接近 5 億顆，未來后置小型化需求也會(huì)逐漸釋放，小型化需求將進(jìn)一步提升。 由于智能手機(jī)攝像頭尺寸較小，單個(gè) CMOS 圖像傳感器通光性能有限，為了實(shí)現(xiàn)更好的拍攝效果，將原先集成在一個(gè)攝像頭上的各種功能，分解為多個(gè)單一功能攝像頭（廣角、長焦、虛化、視頻、3D 互交等功能）。同時(shí)手機(jī)攝像頭個(gè)數(shù)增多，逐步推動(dòng)了“廣角”、“長焦”、“微距”和“虛化”等 3D 成像質(zhì)量的提升，同時(shí)促進(jìn)雙攝或多攝視覺解決方案市場規(guī)模穩(wěn)步增長。

2020 年 6 月，華為推出的 P40 Pro+，攝像頭達(dá)到了 7 個(gè)（前攝 2 個(gè)+后攝 5 個(gè)），攝像頭從單一的拍攝功能也加入了廣角、超廣角、3D 感知、景深、潛望等功能。根據(jù) Sigmaintell 的統(tǒng)計(jì)，得益于華為、三星、蘋果、小米、OPPO、VIVO等手機(jī)方案中對攝像頭數(shù)量的增加，以及對攝像頭定制化（TOF、景深、潛望等）和高像素需求的上升，手機(jī)攝像頭傳感器銷售額也逐年上升。

二、汽車領(lǐng)域

除手機(jī)領(lǐng)域以外，用于汽車的 CMOS 圖像傳感器發(fā)展十分迅速。根據(jù) Yole Development 及 IC insights 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016-2018 年全球車載 CMOS 圖像傳感器市場規(guī)模分別為 5.4 億美元、6.6 億美元和 8.7 億美元，占比從 4.66%提升至 6.13%。預(yù)計(jì) 2023 年將上升至 32 億美元，年復(fù)合增長率 29.7%，汽車市場也將成為僅次于手機(jī)的第二大 CMOS 圖像傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。 據(jù)旭日大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球車載攝像頭的出貨量約為 2.5 億顆，預(yù)估 2020 年將達(dá)到 3.2 億顆，2021 年將達(dá)到 4 億顆。 車載攝像頭主要包括內(nèi)視攝像頭、后視攝像頭、前視攝像頭、側(cè)視攝像頭、環(huán)視攝像頭等，主要應(yīng)用于 360 全景影像、前向后碰撞預(yù)警、車道偏移報(bào)警和行人檢測等 ADAS 中。目前，后視攝像頭是 CIS 汽車領(lǐng)域的主要應(yīng)用，總體呈穩(wěn)定增長趨勢，2016 年全球銷量為 5,100 萬臺(tái)，2018 年為 6,000 萬臺(tái)，2019 年達(dá)到 6,500 萬臺(tái)，增長較為迅速。根據(jù) Yole Development 的預(yù)計(jì)，到 2024 年平均每臺(tái)汽車擁有 3 顆攝像頭。

近年來，隨著車聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、自動(dòng)駕駛等應(yīng)用的逐步普及，汽車上攝像頭的數(shù)量迅速增加，應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的倒車?yán)走_(dá)影像、前置行車記錄儀慢慢延伸到電子后視鏡、360 度全景成像、線路檢測、障礙物檢測、防撞和自動(dòng)駕駛等。在未來，隨著汽車駕駛智能化的發(fā)展，消費(fèi)者對于行車安全的提高及 ADAS 技術(shù)的不斷成熟，車載 CMOS 圖像傳感器市場規(guī)?；?qū)⒏咚俪砷L。

三、安防監(jiān)控領(lǐng)域

根據(jù) Yole Development 的數(shù)據(jù)顯示，從 2012 年以來，CMOS 圖像傳感器在安防領(lǐng)域逐漸完成對 CCD 的替代，2015 年安防領(lǐng)域 CMOS 圖像傳感器市場規(guī)模超過 CCD，并在后續(xù)年度呈逐年上升趨勢。

2016 年，安防領(lǐng)域的 CMOS 圖像傳感器市場用量約為 1 億顆，預(yù)計(jì)到 2022年將增長至 3.2 億顆。根據(jù) IC Insights 的數(shù)據(jù)，2018 年 CMOS 圖像傳感器在安防領(lǐng)域的市場規(guī)模為 8.2 億美元，預(yù)計(jì) 2023 年將上升至 20 億美元，年復(fù)合增長率 19.5%。 根據(jù) IHS 的數(shù)據(jù)，2006 年全球監(jiān)控?cái)z像頭出貨量不到 1,000 萬部，到 2016年已經(jīng)超過 1 億部，未來將持續(xù)上升。中國是全球最大的視頻監(jiān)控市場，2018年中國市場占全球?qū)I(yè)視頻監(jiān)控設(shè)備投入的比例約為 46%。未來隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得監(jiān)控?cái)z像機(jī)不僅局限于機(jī)場、火車站、銀行和辦公樓等企業(yè)應(yīng)用，而是成為了零售、智慧城市和智能家居的重要組成部分，以用于收集和分析大數(shù)據(jù)，安防領(lǐng)域的需求將持續(xù)上漲，對 CMOS圖像傳感器的需求也將同步提升。

四、醫(yī)療、科研及工業(yè)智能領(lǐng)域

傳統(tǒng)醫(yī)療、科研及工業(yè)智能領(lǐng)域主要使用 CCD 圖像傳感器。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)今醫(yī)療和科研領(lǐng)域則在謀求使用成本更低效果更好的 CMOS 圖像傳感器來替代大部分老舊產(chǎn)品。根據(jù) Yole Development 的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，機(jī)器視覺攝像頭的市場容量將從 2017 年的 20 億美元增加至 2023 年的 40 億美元。

隨著 CMOS 圖像傳感器下游應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?CMOS 圖像傳感器的性能要求差異化明顯。CMOS 圖像傳感器的技術(shù)導(dǎo)向已逐漸從單一手機(jī)領(lǐng)域的同質(zhì)化技術(shù)競賽，向多應(yīng)用市場的技術(shù)適應(yīng)性和可實(shí)現(xiàn)性過渡，例如：汽車領(lǐng)域需要高可靠性和高靈敏度、監(jiān)控領(lǐng)域需要無光環(huán)境清晰度、醫(yī)療領(lǐng)域需要小型化和低功耗、工業(yè)控制領(lǐng)域需要?jiǎng)討B(tài)高速傳感器、物聯(lián)網(wǎng)大范圍應(yīng)用需要低成本。

行業(yè)內(nèi)的主要企業(yè)及其基本情況

根據(jù)日本調(diào)研公司 Techno Systems Research（TSR）發(fā)布的 2019 年圖像傳感器市場報(bào)告，Sony（索尼）以 49.1%的份額排名第一，Samsung（三星）排名第二，份額為 17.9%；第三名是豪威科技（韋爾股份），占據(jù) 9.5%的市場份額，三家合計(jì)占全球約80%的市場份額。

公司作為世界知名圖像傳感器設(shè)計(jì)公司，其主要競爭對手均為世界知名圖像傳感器供應(yīng)商，主要有 Sony（索尼）、Samsung（三星）和 ON Semiconductor（安森美半導(dǎo)體）、海力士和意法半導(dǎo)體，具體情況如下： ① 索尼（Sony） 索尼是日本的一家全球知名的大型綜合性跨國企業(yè)集團(tuán)，是世界視聽、電子游戲、通訊產(chǎn)品和信息技術(shù)等領(lǐng)域的先導(dǎo)者之一。在 CMOS 圖像傳感器領(lǐng)域，索尼是市場占有率最大的廠商。索尼公司在 2012 年推出堆棧式（Stacked）CMOS技術(shù)，可使整顆組件在同尺寸規(guī)格下得到更多的空間來獲得更大面積的感光范圍。長期以來，索尼在高端 CMOS 圖像傳感器市場保持較為顯著的技術(shù)優(yōu)勢。 ② 三星（Samsung） 三星是韓國最大的跨國企業(yè)集團(tuán)，包括眾多的下屬企業(yè)，業(yè)務(wù)涉及電子、金融、機(jī)械、化學(xué)等眾多領(lǐng)域，同時(shí)三星也是 CMOS 圖像傳感器行業(yè)主要研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)之一。借助三星自有品牌智能手機(jī)、平板電腦和其他消費(fèi)電子設(shè)備的市場知名度和占有率，在 CMOS 圖像傳感器市場，三星是豪威科技的主要競爭對手之一。 ③ 安森美（ON Semiconductor） 安森美是行業(yè)領(lǐng)先的半導(dǎo)體和集成電路器件供應(yīng)商，其主要產(chǎn)品包括電源和信號(hào)管理、邏輯、分立及定制器件等。2014 年安森美收購了美國 CMOS 圖像傳感器公司 Aptina Imaging 和 Truesense Imaging，上述兩起并購迅速提高了安森美在 CMOS 圖像傳感器行業(yè)的市場份額和知名度。目前，安森美已成為 CMOS 圖像傳感器領(lǐng)域主要競爭企業(yè)之一。 ④ 意法半導(dǎo)體（ST） 意法半導(dǎo)體集團(tuán)于 1988 年 6 月成立，是由意大利的 SGS 微電子公司和法國Thomson 半導(dǎo)體公司合并而成。意法半導(dǎo)體擁有豐富的芯片制造工藝，包括先進(jìn)的 CMOS 邏輯、混合信號(hào)、模擬和功率制造工藝。 ⑤ 海力士（Hynix） 海力士是韓國知名半導(dǎo)體企業(yè)，海力士從 2007 年開始投身 CMOS 圖像傳感器業(yè)務(wù)，通過收購 Siliconfle 迅速成為 CMOS 圖像傳感器領(lǐng)域主要生產(chǎn)商之一。

行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢及技術(shù)保障

背照式 BSI 技術(shù)和堆疊 BSI 技術(shù)的廣泛應(yīng)用已成為 CMOS 圖像傳感器領(lǐng)域的新常態(tài)，而多層堆疊（multi-stack）和混合堆疊（hydird-stack）等新技術(shù)的應(yīng)用，使相位對焦（PDAF）、超級(jí)慢動(dòng)作攝像等功能得到實(shí)現(xiàn)。 此外，嵌入式3D交互技術(shù)也是CMOS圖像傳感器技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。隨著車載應(yīng)用、手機(jī)應(yīng)用市場的進(jìn)一步擴(kuò)大，以及 VR 技術(shù)的成熟，該技術(shù)將成為未來 CMOS 圖像傳感器領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)指標(biāo)之一。

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