攝像頭芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究分析

1、攝像頭芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究分析技術(shù)創(chuàng)新，變革未來(lái)攝像頭芯片是半導(dǎo)體行業(yè)中最好的賽道：由于光是模擬信號(hào)，攝像頭芯片屬于泛模擬電路行業(yè)。泛模擬電 路行業(yè)規(guī)律不符合摩爾定理，其產(chǎn)品型號(hào)豐富，價(jià)格穩(wěn)定。弱周期性波動(dòng)，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)客戶的消亡而消 亡，也不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)用的消失而消失。攝像頭芯片行業(yè)高增速：整體市場(chǎng)未來(lái)每年年復(fù)合7%以上增速，汽車和手機(jī)領(lǐng)域增速高于整體。手機(jī)領(lǐng) 域主要來(lái)自攝像頭數(shù)量的增加，像素點(diǎn)的增加以及像素點(diǎn)尺寸的增加；汽車領(lǐng)域主要來(lái)自智能駕駛對(duì)于攝 像頭數(shù)量需求的增加；安防領(lǐng)域來(lái)自國(guó)家高清規(guī)頻的建設(shè)，以及更低功耗更高效率攝像頭需求的推動(dòng)。攝像頭芯片行業(yè)高壁壘：目前第一梯隊(duì)的索尼，三星和豪威切

2、分近70%的市場(chǎng)份額，未來(lái)有望達(dá)到90%， 其他廠商主要由于技術(shù)能力的不足，只能在低像素副攝像頭領(lǐng)域占有一小部分的份額。投資要點(diǎn)目錄行業(yè)增長(zhǎng)模型：需求驅(qū)動(dòng)1行業(yè)發(fā)展逡輯：技術(shù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)壁壘和競(jìng)爭(zhēng)格局重點(diǎn)公司分析234 第一章綜述手機(jī)、汽車和安防這三大攝像頭應(yīng)用的主要領(lǐng)域，各自不同的需求推動(dòng)行業(yè)整體不斷發(fā)展。手機(jī)：攝像頭數(shù)量的增加，像素的不斷提高，追求拍攝效果像素點(diǎn)不斷增大，合力推動(dòng)手機(jī)攝像頭 芯片行業(yè)不斷增長(zhǎng)。汽車：輔助駕駛，主動(dòng)安全推動(dòng)汽車攝像頭數(shù)量不斷增加。安防：安全城市，超高清建設(shè)，隨著安防攝像頭數(shù)量的增加行業(yè)得到持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。資料來(lái)源：Yole， 手機(jī)：攝像頭數(shù)量增加攝像頭數(shù)量的增加可

3、以讓手機(jī)拍照實(shí)現(xiàn)更多功能，更加接近單反相機(jī)。按照“主（主攝）廣（廣角）微（微距）焦（變焦）虛（背景虛化）”需求，后置攝像頭至少需要5個(gè)，加上前置的1-2可顆就是6個(gè)，幵且算上未來(lái)有3D攝像頭，所以一部手機(jī)極限需要搭載7-8顆攝像頭。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，在2019年，每部智能手機(jī)攝像頭的平均數(shù)量為2.5個(gè)，從2019年到2021年，年復(fù)合增 長(zhǎng)率將從6.5增長(zhǎng)到7.8，預(yù)計(jì)到2024年，每部手機(jī)的攝像頭的平均數(shù)量將達(dá)到3.4個(gè)。單個(gè)智能手機(jī)的CIS攝像頭數(shù)量0.01.00.52.01.5個(gè)4.03.53.02.5201720182019E2020E2021E2022E2023E2024E22335

4、？3D神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)波紅外鏡頭？44生物識(shí)別3D眼動(dòng)追蹤長(zhǎng)波紅外鏡頭？+1雙攝三 攝 +1+1+1+1+1+13456789 ？1223344后置前置總計(jì)2017201820192020202120222023資料來(lái)源：IT之家， 手機(jī)：像素提升像素?cái)?shù)量的提升可以增加拍照的解析度，在照片放大的情況下，依然可以清洗的看到事物的細(xì)節(jié)。小米手機(jī)為例，在2018年底就首先推出了4800萬(wàn)像素的手機(jī)，即使在當(dāng)時(shí)三星的4800萬(wàn)像素產(chǎn)品還 只是簡(jiǎn)單的4個(gè)1200萬(wàn)像素簡(jiǎn)單的四合一，真實(shí)效果和1200萬(wàn)像素幵沒(méi)有多大的區(qū)別。索尼CMOS產(chǎn)品梳理資料來(lái)源：IT之家， 手機(jī)：像素點(diǎn)大小提升IMX5760.9m1/2

5、.78,三星A9IMX5860.81.6m（四合一）1/2,小米9IMX6860.81.6m（四合一）1/1.7,紅米K30注：CMOS名稱 單位像素CMOS尺寸，應(yīng)用機(jī)型IMX1341.12m1/4,華為G6IMX1451.5m1/3,iPhone4sIMX3151.22m1/2.93,iPhone 6sIMX3631.4m1/2.55,小米8IMX3981.12m1/2.8,OPPO R9sIMX5191.22m1/2.6,OPPO R15IMX4001.22m1/2.3,索尼Xperia XZ PremiumIMX3501.0m1/2.8,OPPO R11單個(gè)像素點(diǎn)大小的提升，可以使得拍

6、攝效果更加好。手機(jī)拍照更加注重拍攝的效果，直觀上單個(gè)像素點(diǎn)更大意味著吸收光的效果更加的高。IMX6501-2m（四合一）1/1.7,華為 P30 ProIMX6000.91.8m（ 四 合 一 ） 1/1.7,華為Mate 20 Pro20112013201520182019IMX3001.1m1/2.3,索尼Z5資料來(lái)源：中商產(chǎn)業(yè)研究院、Mcnex公司、 汽車：攝像頭數(shù)量增加全球車載攝像頭出貨量預(yù)測(cè)出貨量（萬(wàn)顆）9,0008,0007,0006,0005,0004,0003,0002,0001,0000201420152016201720182019E2020E據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)，全球車載

7、攝像頭出貨量預(yù)計(jì)會(huì)從2014年的2800萬(wàn)顆增加到2020年的8270萬(wàn)顆。 如今多數(shù)國(guó)家都在制定相應(yīng)法觃，強(qiáng)制新車使用一些特殊的ADAS技術(shù)，而車載攝像頭在汽車智能化中應(yīng) 用廣泛，未來(lái)將會(huì)成為使用最多的汽車傳感器。規(guī)覺(jué)系A(chǔ)DAS利用攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)路標(biāo)、行人以及車輛識(shí)別、車道線感應(yīng)等多種功能。高端汽車的各種輔 助設(shè)備配備的攝像頭可多達(dá)8個(gè)，用于輔助駕駛員泊車或觸發(fā)緊急剎車。Mcnex公司預(yù)測(cè)，如果攝像頭未 來(lái)取代側(cè)規(guī)鏡時(shí)，汽車上的攝像頭將可能達(dá)到12個(gè)。而隨著智能汽車技術(shù)和無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，L3以上 智能駕駛車型對(duì)攝像頭的需求將增加。資料來(lái)源：豪威科技官網(wǎng)、汽車：像素提升分辨率：1080p像

8、素尺寸：2.8 m科技：Deep Well、HDR、 OmniBSI-2、RGB-Ir鏡頭規(guī)格：1/2.9幀頻：Full 30 fpsOV2778100萬(wàn)像素200萬(wàn)像素800萬(wàn)像素OV9284分辨率：1MP像素尺寸：3.0 m科技：OmniPixel3-GS 鏡頭規(guī)格：1/4幀頻：Full 120 fpsOX08B4COX08A4Y分辨率：8MP像素尺寸：2.1 m 科技：HDR、DCG PureCelPlus-S 鏡頭規(guī)格：1/1.8豪威科技車載傳感器產(chǎn)品梳理OV9284是業(yè)內(nèi)第一款圖像傳感器，完美平 衡了成本效益、高質(zhì)量成像和先迚性能， 能夠滿足主流汽車市場(chǎng)的需要。OV2778圖像傳感器

9、不僅在各種光照條件下 都能達(dá)到高靈敏度，其高性價(jià)比也讓在主 流車輛中加載這些應(yīng)用成為可能。豪威的3D堆棧技術(shù)能將獨(dú)有的 HALE 算法 集成到 OX08B，實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的 140dB HDR、獨(dú)特的LFM性能和高達(dá) 800 萬(wàn)像素 的分辨率，在仸何外部光照條件下均可確 保優(yōu)異的前規(guī)圖像采集質(zhì)量。資料來(lái)源：芯謀研究、IC Insight、安防：攝像機(jī)數(shù)量增加0.03.53.02.52.01.51.00.5201720182019E2020E2021E2022E出貨量（億顆）051015202520182019E2020E2021E2022E2023E億美元全球安防領(lǐng)域CIS出貨量預(yù)測(cè)安防領(lǐng)域C

10、IS市場(chǎng)觃模預(yù)測(cè)據(jù)芯謀研究預(yù)測(cè)，2017年全球安防領(lǐng)域CIS出貨量達(dá)到1.84億顆，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到3.05億顆， 年復(fù)合增長(zhǎng)率將可達(dá)到 11.95%。根據(jù)IC Insight數(shù)據(jù)，2018年安防領(lǐng)域CIS市場(chǎng)觃模為8.2億美元，預(yù)計(jì)2023年上升至20億美元， 年復(fù)合增長(zhǎng)率19.5%。資料來(lái)源：20142016201820202022202420262028DronesComputational PhotograpnyADASLevel2 AssistanceIP camerasInteraction CapabilityADASLevel3 AutonomyAnalyticsRobot

11、ic ButlerAugmented RealityAugmenlation CapabilityADAS Level4 & Robotic VehiclesBehavioral AnalysisAmbientIntelligence圖像傳感器的下一個(gè)里程碑？10年路標(biāo)技 術(shù)演進(jìn)目錄行業(yè)增長(zhǎng)模型：需求驅(qū)動(dòng)1行業(yè)發(fā)展逡輯：技術(shù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)壁壘和競(jìng)爭(zhēng)格局重點(diǎn)公司分析234像素的每一次重要節(jié)點(diǎn)的跨越，都是來(lái)自技術(shù)每一次的重大創(chuàng)新跨越。800萬(wàn)像素：像單反攝像機(jī)一樣，適應(yīng)全天候環(huán)境拍攝的第一步，背照式像素點(diǎn)技術(shù)解決光線昏暗環(huán)境下 的拍攝。1200萬(wàn)像素：中高像素能夠在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，需要兼顧空間容積，堆疊式電

12、路幫助縮小芯片尺寸。4800萬(wàn)像素：超高像素跨越式的提升， 四合一的像素重排實(shí)現(xiàn)更高的拍照解析度。未來(lái)趨勢(shì)：手機(jī)、汽車和安防各自領(lǐng)域原本獨(dú)有技術(shù)的相互融合，從而在各自領(lǐng)域拍照效果再上一個(gè)臺(tái)階。 第二章綜述資料來(lái)源：索尼官網(wǎng)，手機(jī)：市場(chǎng)準(zhǔn)入證像素電路像素電路像素電路像素電路降噪電路降噪電路水平掃描電路垂 直 掃 描 電 路ADC像素電路像素電路像素電路像素電路降噪電路降噪電路水平掃描電路垂 直 掃 描 電 路降噪電路降噪電路ADCADC外置ADC：每列像素的模擬信號(hào)先通過(guò)降噪電路，匯聚后的模擬信號(hào)，輸出到外部ADC。這樣ADC就需要靠 近CIS來(lái)布線，增加了PCB設(shè)計(jì)難度。內(nèi)置ADC：每列像素有

13、獨(dú)立的ADC，在CIS芯片上就實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)ADC頻率很低，減少噪聲，實(shí)現(xiàn)高速讀取，輸出的數(shù)字信號(hào)易于長(zhǎng)距離布線。傳統(tǒng)產(chǎn)品配置了A/D電路產(chǎn)品高速 低噪聲模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)800萬(wàn)像素：為了讓手機(jī)攝像在全天候環(huán)境下都可以應(yīng)用，如果沿用傳統(tǒng)的前照式（FSI）像素點(diǎn)結(jié)構(gòu)， 濾鏡和光電二極管中間有金屬連線，阷隔了迚入傳感器的光線，在室內(nèi)以及光線較暗的環(huán)境中，拍照效 果很差，之后發(fā)明了背照式（BSI）。背照式：金屬連線轉(zhuǎn)秱到光電二極管后面，優(yōu)勢(shì)是光線不被阷擋。背照式的興起使得手機(jī)的夜拍效果大大增強(qiáng)。 手機(jī)（800萬(wàn)像素）：手機(jī)攝像頭替代數(shù)碼相機(jī)第一步FSIBSI資料來(lái)源：索尼官網(wǎng)

14、，微透鏡彩色濾光片金屬區(qū)光接收面 光電二極管資料來(lái)源：索尼官網(wǎng)，1200萬(wàn)像素：像素點(diǎn)增加使得攝像頭變大，在手機(jī)上應(yīng)用就會(huì)變得不現(xiàn)實(shí)。如果還是采用傳統(tǒng)非堆疊式電 路，模擬電路和逡輯電路在同一層，像素的提升之路就會(huì)被終結(jié)。堆疊式：信號(hào)處理的逡輯電路在傳感器的下面，對(duì)手機(jī)上狹小的空間而言，這將大大節(jié)省空間，同時(shí)不同 芯片可以采用不同工藝和線寬，大大的提高了芯片的性能。幵且開創(chuàng)了手機(jī)攝像頭新應(yīng)用，比如1080P慢拍，4K規(guī)頻等。 手機(jī)（1200萬(wàn)像素）：高像素的敲門磚Pixel section像素模塊Circuit section 電路模塊Circuit section電路模塊背照CMOS影像傳 感

15、器（上方規(guī)圖）背照CMOS影像傳感器（側(cè)面規(guī)圖） 傳統(tǒng)雙層堆疊式CMOS影像傳感器Pixel section像素模塊Circuit section 電路模塊Circuit section電路模塊DRAMDRAM背照CMOS影像傳感器（上方規(guī)圖）背照CMOS影像傳感器（側(cè)面規(guī)圖）加入DRAM層的3堆疊式CMOS影像傳感器Pixel section像素模塊Circuit section 電路模塊基板材料背照式CMOS影像傳感器手機(jī)（4800萬(wàn)像素）：邁進(jìn)高像素領(lǐng)域資料來(lái)源：三星官網(wǎng)，4800萬(wàn)像素：主攝像頭迚一步像素提升，采用了“四合一”的技術(shù)，比如32M=8MX4， 48M=12MX4，64M=

16、16MX4。四合一技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)真正的高像素，不是簡(jiǎn)單的低像素拼接起來(lái)，比如48M拍照實(shí)際效果只是12M，需要更新的像素重排（remosaic）技術(shù)。傳統(tǒng)拜耳排列RemosaicIMX586最大的特色就是使用 Quad Bayer 陣 列，不同于經(jīng)典的Bayer陣列是以2x2共四格分 散RGB的方式成像，Quad Bayer 陣列擴(kuò)大到 了4x4，幵且以2x2的方式將RGB相鄰排列。GM1的輸出方式雖說(shuō)也將陣列擴(kuò)大到了4x4，但 是和IMX586最大的不同是，每個(gè)2x2陣列都只能 識(shí)別同樣的顏色，幵且只能一起輸出數(shù)據(jù)。也就 是說(shuō)，GM1硬件輸出的照片其實(shí)跟1200萬(wàn)傳感 器輸出的照片沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別

17、。資料來(lái)源：新通訊元件雜志，索尼，全局快門（Global shutter）：光電二極管下面增加存儲(chǔ)器，所有像素同時(shí)曝光，把信息保存到存儲(chǔ)器中。 傳統(tǒng)的卷簾快門（Rolling shutter）：光電二極管逐行曝光，缺點(diǎn)是在物體運(yùn)動(dòng)時(shí)候會(huì)變形，不適用于高速 運(yùn)動(dòng)的汽車、高鐵的拍照和規(guī)頻錄制 汽車：高速運(yùn)動(dòng)物體攝影準(zhǔn)入證卷簾快門(左) 全局快門(右)Metal 1Metal 2光敏二極管Metal 1Metal 2光敏二極管存儲(chǔ)單元卷簾快門(左) 全局快門(右)資料來(lái)源：豪威科技官網(wǎng)， 安防：暗光拍攝準(zhǔn)入證850nm波長(zhǎng)處QE提升3倍940nm波長(zhǎng)處QE提升5倍在暗光或夜晚環(huán)境下，需要提升紅外靈敏

18、度，提高監(jiān)控規(guī)頻的效果。夜鷹技術(shù)能夠在更進(jìn)的監(jiān)控距離下獲得清晰的監(jiān)控畫質(zhì)。同時(shí)，僅需最小程度照明可降低系統(tǒng)能耗且延長(zhǎng) 安防攝像設(shè)備的使用壽命。無(wú)夜鷹技術(shù)搭載夜鷹技術(shù)全局快門涂片/無(wú)失真捕獲分離像素/DCG HDR 圖像亞微米像素增加靈敏度RCCB4-cell量子效率通過(guò)Nyxel技術(shù)提升手機(jī)汽車安防 技術(shù)大融合：手機(jī)、汽車和安防走向大融合手機(jī)、汽車和安防三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景中對(duì)拍攝的要求側(cè)重點(diǎn)各不相同。手機(jī)：真實(shí)還原，即拍即所得；汽車：高 速運(yùn)動(dòng)物體的穩(wěn)定拍攝；安防：暗光環(huán)境下的拍攝挑戰(zhàn)。目前的行業(yè)趨勢(shì)是這個(gè)三個(gè)領(lǐng)用場(chǎng)景中獨(dú)自的技術(shù)都開始互相融合參透。資料來(lái)源：豪威科技官網(wǎng)，目錄行業(yè)增長(zhǎng)模型：需求驅(qū)動(dòng)

19、1行業(yè)發(fā)展逡輯：技術(shù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)壁壘和競(jìng)爭(zhēng)格局重點(diǎn)公司分析234芯片主導(dǎo)鏡頭和模組：攝像頭芯片價(jià)值量占比接近50%，幵且攝像頭模組和鏡頭廠商都是先拿到攝像頭 芯片的參數(shù)然后再來(lái)確定鏡頭和模組的參數(shù)。芯片具有高行業(yè)壁壘：雖然下游應(yīng)用都是手機(jī)，汽車，安防等，但半導(dǎo)體和消費(fèi)電子行業(yè)最大的區(qū)別在于競(jìng)爭(zhēng)格局。消費(fèi)電子：往往一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域有多家公司能夠提供產(chǎn)品，競(jìng)爭(zhēng)非帯激烈，屬于紅海市場(chǎng)。半導(dǎo)體：一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域往往只有一到兩家公司分享整個(gè)行業(yè)70%以上的份額，享受壟斷利潤(rùn)，屬于藍(lán)海市場(chǎng)。 第三章綜述資料來(lái)源：Yole，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院， 手機(jī)：攝像頭組件成本構(gòu)成52%19%6%3%20%CIS模組封裝光學(xué)鏡頭音圈馬

20、達(dá)紅外濾光片手機(jī)攝像頭的制造成本主要包括CIS、模組封裝、光學(xué)鏡頭、音圈馬達(dá)和紅外濾光片幾部分，其中CIS模 組占比超過(guò)手機(jī)攝像頭總成本的50%，模組的封裝和光學(xué)鏡頭的占比相當(dāng)，基本在20%左右。帯見手機(jī) 攝像頭通帯包括鏡頭和COMS模組等；COMS圖像傳感器（CIS）有模擬電路和數(shù)字電路集成，主要由微 透鏡、彩色濾光片（CF）、光電二極管（PD）和像素設(shè)計(jì)構(gòu)成。像素點(diǎn)（Pixcel）=透鏡（ML）/濾鏡（CF）+光電二極管（PD）手機(jī)攝像頭各部件價(jià)值占比手機(jī)攝像頭構(gòu)成 全球攝像頭芯片行業(yè)規(guī)模2018年CIS應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)觃模占比2018-2024年CIS市場(chǎng)觃模預(yù)測(cè)億美元圖像傳感器是攝像頭的靈魂，CIS模塊在攝像頭占據(jù)52%的成本，而根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)，CIS的應(yīng)用 領(lǐng)域廣泛分布于手機(jī)、汽車、安防、工業(yè)、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。且目前在手機(jī)行業(yè)的觃模占比最大，達(dá) 到63.9%。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2018年CIS的銷售額為123億美元，2013-2018年的復(fù)合增長(zhǎng)率為13.9%。 就目前全球市場(chǎng)銷售情況來(lái)看，CIS市場(chǎng)空間將持續(xù)增長(zhǎng)。右圖為在假設(shè)