深入阐述CMOS图像传感器

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在韦尔股份日前的一份报告中，他们对CMOS图像传感器进行了深入阐述，现在我们摘录如下：根据YoleDevelopment的研究报告，2016-2018年全球CMOS图像传感器市场规模分别为116亿美元、139亿美元、155亿美元。根据日本调研公司TechnoSystemsResearch（TSR）发布的2019年图像传感器市场报告，到2023年，全球图像传感器市场预计将从2019年的172亿美元增长到270亿美元，市场规模呈现逐年递增的趋势。根据智研咨询发布的数据显示，2019年全球CMOS图像传感器市场中手机市场占比约63.9%，是CMOS图像传感器中最主要的应用领域。单反、汽车、工业、安防等市场占比分别为7.8%、6.5%、6.3%和6.4%。

一、智能手机领域

智能手机是CMOS图像传感器最主要的应用领域，智能手机出货量的增长也极大推动了CMOS图像传感器市场的快速增长。2019年全球智能手机摄像头传感器出货量约47亿颗，同比增长约15％。根据CounterpointResearch的分析及预测，尽管在新冠疫情的影响下，全球智能手机出货量受到一定影响，但因为多摄镜头组的不可逆转趋势以及3D感应系统，CMOS图像传感器的在2020年将继续保持增长。自夏普公司于2000年发布全球第一台具有拍照功能的手机起，经过十余年的习惯培养，手机已基本取代普通数码相机，成为人们日常生活中最主要的影像记录工具，消费者对手机摄像头性能提出了更高的要求；另一方面，全球智能手机市场竞争愈发激烈、市场集中度不断提高。在消费需求和竞争压力双重因素作用下，摄像迅速成为智能手机核心功能，各大手机厂商均把拍摄性能作为产品的关键竞争指标。手机摄像头的演变也日新月异，从单个后置摄像头逐渐升级为后置双摄、前后双摄乃至3D感应模组、后置三摄、四摄、五摄等，CMOS图像传感器的出货量逐年大幅提升。

随着智能手机迅速更新换代，手机摄像头的性能与功能不断升级与创新，手机搭载摄像头数量逐年提升，根据中国信通院统计，2018年全国在售手机中后置双摄占比已达到64%，95%的手机后置摄像头最大像素超过1,200万像素。

根据YoleDevelopment的研究报告，2018年，每台智能手机平均摄像头数量为2.5个，而2019年上升至2.8个。根据Counterpoint的统计，2020第一季度交付的每部智能手机则平均配备了3.5个以上的图像传感器。

2019年，手机搭配三摄已成为市场主流，四摄五摄机型已经逐步推出。据Counterpoint最新报告显示，2019年三摄手机渗透率为15%，2020年将上升至35%，2022年预计将达到50%，市场中一半的手机将配备后置三摄。而从市场上主要智能手机厂商三摄手机出货量占比来看，根据SigmaIntell的统计数据，华为、苹果（Apple）、三星（Samsung）等知名智能手机厂商都逐渐将手机方案由双摄向三摄进行转变，其中2018年华为手机三摄机型占其整体出货量的7%，而2019年则上升至31%。未来在市场主流品牌智能手机生产厂商的带动下，智能手机多摄像头趋势将进一步带动CMOS图像传感器市场的增长。市场主要手机品牌三摄普及率情况如下：

2020年第一季度，四摄手机在各大手机品牌厂商的占比逐渐提升，其中Realme四摄手机占其出货量的66.1%、OPPO四摄手机占其出货量的57.7%、小米四摄手机占其出货量的45.8%，华为和三星分别为28.0%和20.4%。未来手机摄像头将会朝着小型化、专业化和智能化方向这三个方向发展，其中，小型化一直是手机摄像头追逐的目标，而全面屏手机留给摄像头的空间更小，进一步提升了摄像头小型化的需求。据旭日大数据统计，2018年单全面屏前置摄像头对小型化的需求就接近5亿颗，未来后置小型化需求也会逐渐释放，小型化需求将进一步提升。由于智能手机摄像头尺寸较小，单个CMOS图像传感器通光性能有限，为了实现更好的拍摄效果，将原先集成在一个摄像头上的各种功能，分解为多个单一功能摄像头（广角、长焦、虚化、视频、3D互交等功能）。同时手机摄像头个数增多，逐步推动了“广角”、“长焦”、“微距”和“虚化”等3D成像质量的提升，同时促进双摄或多摄视觉解决方案市场规模稳步增长。

2020年6月，华为推出的P40Pro+，摄像头达到了7个（前摄2个+后摄5个），摄像头从单一的拍摄功能也加入了广角、超广角、3D感知、景深、潜望等功能。根据Sigmaintell的统计，得益于华为、三星、苹果、小米、OPPO、VIVO等手机方案中对摄像头数量的增加，以及对摄像头定制化（TOF、景深、潜望等）和高像素需求的上升，手机摄像头传感器销售额也逐年上升。

二、汽车领域

除手机领域以外，用于汽车的CMOS图像传感器发展十分迅速。根据YoleDevelopment及ICinsights统计数据，2016-2018年全球车载CMOS图像传感器市场规模分别为5.4亿美元、6.6亿美元和8.7亿美元，占比从4.66%提升至6.13%。预计2023年将上升至32亿美元，年复合增长率29.7%，汽车市场也将成为仅次于手机的第二大CMOS图像传感器应用领域。据旭日大数据的数据显示，2019年全球车载摄像头的出货量约为2.5亿颗，预估2020年将达到3.2亿颗，2021年将达到4亿颗。车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等，主要应用于360全景影像、前向后碰撞预警、车道偏移报警和行人检测等ADAS中。目前，后视摄像头是CIS汽车领域的主要应用，总体呈稳定增长趋势，2016年全球销量为5,100万台，2018年为6,000万台，2019年达到6,500万台，增长较为迅速。根据YoleDevelopment的预计，到2024年平均每台汽车拥有3颗摄像头。

近年来，随着车联网、智能汽车、自动驾驶等应用的逐步普及，汽车上摄像头的数量迅速增加，应用领域从传统的倒车雷达影像、前置行车记录仪慢慢延伸到电子后视镜、360度全景成像、线路检测、障碍物检测、防撞和自动驾驶等。在未来，随着汽车驾驶智能化的发展，消费者对于行车安全的提高及ADAS技术的不断成熟，车载CMOS图像传感器市场规模或将高速成长。

三、安防监控领域

根据YoleDevelopment的数据显示，从2012年以来，CMOS图像传感器在安防领域逐渐完成对CCD的替代，2015年安防领域CMOS图像传感器市场规模超过CCD，并在后续年度呈逐年上升趋势。

2016年，安防领域的CMOS图像传感器市场用量约为1亿颗，预计到2022年将增长至3.2亿颗。根据ICInsights的数据，2018年CMOS图像传感器在安防领域的市场规模为8.2亿美元，预计2023年将上升至20亿美元，年复合增长率19.5%。根据IHS的数据，2006年全球监控摄像头出货量不到1,000万部，到2016年已经超过1亿部，未来将持续上升。中国是全球最大的视频监控市场，2018年中国市场占全球专业视频监控设备投入的比例约为46%。未来随着物联网的普及以及监控摄像机的不断发展，物联网的出现使得监控摄像机不仅局限于机场、火车站、银行和办公楼等企业应用，而是成为了零售、智慧城市和智能家居的重要组成部分，以用于收集和分析大数据，安防领域的需求将持续上涨，对CMOS图像传感器的需求也将同步提升。

四、医疗、科研及工业智能领域

传统医疗、科研及工业智能领域主要使用CCD图像传感器。随着技术的进步，现今医疗和科研领域则在谋求使用成本更低效果更好的CMOS图像传感器来替代大部分老旧产品。根据YoleDevelopment的统计和预测，机器视觉摄像头的市场容量将从2017年的20亿美元增加至2023年的40亿美元。

随着CMOS图像传感器下游应用领域的扩展，不同应用领域对CMOS图像传感器的性能要求差异化明显。CMOS图像传感器的技术导向已逐渐从单一手机领域的同质化技术竞赛，向多应用市场的技术适应性和可实现性过渡，例如：汽车领域需要高可靠性和高灵敏度、监控领域需要无光环境清晰度、医疗领域需要小型化和低功耗、工业控制领域需要动态高速传感器、物联网大范围应用需要低成本。

行业内的主要企业及其基本情况

根据日本调研公司TechnoSystemsResearch（TSR）发布的2019年图像传感器市场报告，Sony（索尼）以49.1%的份额排名第一，Samsung（三星）排名第二，份额为17.9%；第三名是豪威科技（韦尔股份），占据9.5%的市场份额，三家合计占全球约80%的市场份额。

公司作为世界知名图像传感器设计公司，其主要竞争对手均为世界知名图像传感器供应商，主要有Sony（索尼）、Samsung（三星）和ONSemiconductor（安森美半导体）、海力士和意法半导体，具体情况如下：①索尼（Sony）索尼是日本的一家全球知名的大型综合性跨国企业集团，是世界视听、电子游戏、通讯产品和信息技术等领域的先导者之一。在CMOS图像传感器领域，索尼是市场占有率最大的厂商。索尼公司在2012年推出堆栈式（Stacked）CMOS技术，可使整颗组件在同尺寸规格下得到更多的空间来获得更大面积的感光范围。长期以来，索尼在高端CMOS图像传感器市场保持较为显著的技术优势。②三星（Samsung）三星是韩国最大的跨国企业集团，包括众多的下属企业，业务涉及电子、金融、机械、化学等众多领域，同时三星也是CMOS图像传感器行业主要研发与生产企业之一。借助三星自有品牌智能手机、平板电脑和其他消费电子设备的市场知名度和占有率，在CMOS图像传感器市场，三星是豪威科技的主要竞争对手之一。③安森美（ONSemiconductor）安森美是行业领先的半导体和集成电路器件供应商，其主要产品包括电源和信号管理、逻辑、分立及定制器件等。2014年安森美收购了美国CMOS图像传感器公司AptinaImaging和TruesenseImaging，上述两起并购迅速提高了安森美在CMOS图像传感器行业的市场份额和知名度。目前，安森美已成为CMOS图像传感器领域主要竞争企业之一。④意法半导体（ST）意法半导体集团于1988年6月成立，是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。意法半导体拥有丰富的芯片制造工艺，包括先进的CMOS逻辑、混合信号、模拟和功率制造工艺。⑤海力士（Hynix）海力士是韩国知名半导体企业，海力士从2007年开始投身CMOS图像传感器业务，通过收购Siliconfle迅速成为CMOS图像传感器领域主要生产商之一。

行业技术发展趋势及技术保障

背照式BSI技术和堆叠BSI技术的广泛应用已成为CMOS图像传感器领域的新常态，而多层堆叠（multi-stack）和混合堆叠（hydird-stack）等新技术的应用，使相位对焦（PDAF）、超级慢动作摄像等功能得到实现。此外，嵌入式3D交互技术也是CMOS图像传感器技术的主要发展方向之一。随着车载应用、手机应用市场的进一步扩大，以及VR技术的成熟，该技术将成为未来CMOS图像传感器领域关键核心技术指标之一。

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