近日，Strategy Analytics手機(jī)元件技術(shù)研究發(fā)布報告顯示，2020年上半年，全球智能手機(jī)圖像傳感器市場總收益為63億美元，排名前三供應(yīng)商在全球智能手機(jī)圖像傳感器市場中占據(jù)了近85%的收益份額。其中，索尼以44%的收益份額排名第一，其次是三星和豪威。
在全球市場中，CIS生產(chǎn)商主要有有索尼、三星、豪威、安森美、格科微、海力士、思特威等，國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)并存。其中，索尼、三星、豪威處于領(lǐng)導(dǎo)地位，主要專注于高端市場。索尼以44%的收入份額在智能手機(jī)圖像傳感器市場上排名第一，雖然仍是第一，但是與去年同期的50%份額相比有所減少，排名第二的是三星LSI，占有32%的份額，第三名是豪威，占有9%的份額。
國內(nèi)市場方面，低端市場(<16M)中，國產(chǎn)品牌已經(jīng)優(yōu)勢明顯。2019年度，格科微憑借2M、5M以及VGA，QVGA等CIS產(chǎn)品，以近34%的市占率牢牢占據(jù)國內(nèi)低端市場出貨量榜首地位。
中端市場(12M-16M)方面，國產(chǎn)豪威強(qiáng)勢增長，占據(jù)榜首。豪威從2019年9月時25%左右的市占率強(qiáng)勢增長至10月份40%的市場份額，出貨甚至超過了三星，占據(jù)排行榜首位。可以說，在中端市場，國產(chǎn)CIS產(chǎn)品已經(jīng)具備足夠的競爭力，已經(jīng)可以同索尼，三星同臺競技，甚至已取得部分領(lǐng)先。
高端(≥20M出貨)市場中，索尼的領(lǐng)先地位依然不可動搖，索尼在中國高端CIS市場中仍占據(jù)將近60%的市場份額，一騎絕塵。
Strategy Analytics高級分析師Jeffrey Mathews稱：“智能手機(jī)同比出貨量下滑但圖像傳感器同比卻增長，這是由于市場上的智能手機(jī)對搭載200萬像素的傳感器和800萬像素的傳感器需求增長，換言之就是多攝的機(jī)型進(jìn)一步普及，進(jìn)而推動了攝像頭圖像傳感器的需求，而高像素傳感器(如64MP和108MP圖像)的出貨量進(jìn)一步推動了圖像傳感器市場傳感器在2020年上半年增長?！?
“圖像傳感器市場受到智能手機(jī)中對配置有2MP和8MP像素傳感器的多攝像頭配置的樂觀需求推動，并且高像素傳感器(例如64MP和108MP像素)的出貨量增加也進(jìn)一步推動了圖像傳感器市場在2020年上半年的增長。此外，由于三星、豪威和海力士的競爭加劇，使得索尼在2020年上半年的市場份額有所下降。”
海力士在東京設(shè)立了圖像傳感器實(shí)驗(yàn)室，雖然目前所占份額很小，但在未來卻被視為一匹黑馬。與韓國政府加強(qiáng)非內(nèi)存業(yè)務(wù)的國家政策一致，三星和海力士都在努力通過將一些DRAM生產(chǎn)線改造為圖像傳感器生產(chǎn)線來應(yīng)對存儲市場的低迷，以繼續(xù)保持產(chǎn)能和盈利能力。
2020年9月中旬以來，索尼不得不停止向華為出售圖像傳感器。據(jù)估計，該部分的年銷售額可達(dá)數(shù)千億日元。另一方面，三星在中國的圖像傳感器業(yè)務(wù)以華為以外的中型智能手機(jī)供應(yīng)商為中心，所以沒有受到禁令的約束，因此未來索尼的份額有可能下降，而三星的份額將來可能會增加。
自智能手機(jī)進(jìn)入全面屏以來，各大品牌最看重的其實(shí)是手機(jī)拍照，現(xiàn)在的手機(jī)動不動就三顆、四顆、五顆攝像頭的往里塞，結(jié)果導(dǎo)致同樣的智能手機(jī)出貨量，對應(yīng)的圖像傳感器需求卻比以往增加兩倍甚至三倍、四倍。這種情況下，索尼成為了最大的贏家。需要說明的是，索尼現(xiàn)在確實(shí)是一家獨(dú)大，三星+豪威之和都不如索尼。
但受到美國禁令影響，同時三星的強(qiáng)勢進(jìn)入、豪威和海力士的加入都讓索尼在2020年上半年的整體市場份額出現(xiàn)了下滑。大家有沒有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在市場上搭載三星圖像傳感器的手機(jī)越來越多，比如：小米10系列，vivo X50Pro+、iQOO 5系列等等。另外目前排名全球第一的小米10至尊版恰恰使用的就是豪威的傳感器。
從現(xiàn)在的情況看，三星的傳感器、豪威的傳感器整體表現(xiàn)并不比索尼的差。只是索尼進(jìn)入這個市場比較早，并且營銷做得好。大家都認(rèn)為索尼的傳感器是最強(qiáng)的，在評價一款手機(jī)是否拍照好、是否旗艦之時索尼傳感器起了很重要的作用。
目前主流廠商的CMOS方案都在逼近0.7μm的像素極限，CIS制程提升，暫時落后的CIS廠商將來也有逆轉(zhuǎn)格局的可能。
在智能手機(jī)領(lǐng)域，索尼和三星是其中領(lǐng)軍的龍頭廠商，而豪威和海力士等也在迎頭趕上。不論是濾色陣列的改進(jìn)，還是像素尺寸的縮小，隨著人們對智能手機(jī)成像質(zhì)量要求的提高，CIS市場將迎來一波新的競爭。
豪威科技宣布推出全球首款大光學(xué)格式的1.0微米 6400萬像素圖像傳感器。豪威科技發(fā)布的OV64A 圖像傳感器提供 6400 萬像素分辨率，在同類產(chǎn)品中具有最大的 1.0 微米像素以及 1/1.34 英寸光學(xué)格式。其大型光學(xué)元件和高分辨率為高端智能手機(jī)中的廣角和超廣角主攝像頭提供了良好的弱光性能。
但要論車規(guī)CIS市場，安森美的份額仍占優(yōu)勢，雖然索尼和三星也在布局汽車領(lǐng)域，相繼推出了幾款用于自動駕駛的CMOS傳感器。不過自動駕駛未來逐漸普及，或許會迫使他們在這方面加大研發(fā)力度。
除此之外，視覺物聯(lián)網(wǎng)、安防、工控、AR等領(lǐng)域上的CMOS傳感器也在持續(xù)發(fā)展，未來的CIS市場勢必會更加精彩。
1、CMOS傳感器的崛起
根據(jù)TSR的數(shù)據(jù)，到2023年，全球圖像傳感器市場預(yù)計將從2019年的172億美元增長到270億美元。
據(jù)了解，索尼于1996年開始生產(chǎn)CMOS圖像傳感器，并于2000年推出了其首個CMOS傳感器(IMX001)。當(dāng)時，CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器被認(rèn)為優(yōu)于CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)傳感器，因?yàn)樗鼈兙哂懈嗟南袼睾透俚脑朦c(diǎn)。但是，它們的讀取速度較低，索尼堅信CCD無法支持高清視頻的高分辨率數(shù)據(jù)。
索尼隨后決定將重點(diǎn)從CCD傳感器轉(zhuǎn)移到CMOS傳感器。到2009年，索尼發(fā)明了背照式CMOS傳感器，其靈敏度是傳統(tǒng)圖像傳感器的兩倍，超出了人眼的能力。索尼一直在不斷創(chuàng)新，在2012年生產(chǎn)出堆疊式CMOS圖像傳感器(通過像素和信號處理部分的分層來產(chǎn)生更高的圖像質(zhì)量)。在2015年，索尼生產(chǎn)了世界上第一個使用Cu-Cu連接的圖像傳感器，從而實(shí)現(xiàn)了更小的封裝，更高的性能和更高的生產(chǎn)效率。
隨著智能手機(jī)不斷升級相機(jī)模組的數(shù)量和功能，以及IoT、AI、ADAS等新技術(shù)的帶動，CMOS需求持續(xù)上揚(yáng)。
相比CCD(電荷耦合器件)，CMOS更加適應(yīng)移動設(shè)備的需要。CMOS圖像傳感器芯片采用了適合大規(guī)模生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)流程工藝，單位成本低于CCD。CMOS傳感器將圖像采集單元和信號處理單元集成到同一塊基板上，縮小體積的同時保持低功耗和低發(fā)熱，非常適合移動設(shè)備和各類小型化設(shè)備。
在攝像頭模組中，圖像傳感器是靈魂部件，決定著攝像頭的成像品質(zhì)以及其他組件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格，在模組中占據(jù)52%的成本。CMOS圖像傳感器(CIS)和CCD(電荷耦合器件)是當(dāng)前主流的兩種圖像傳感器。其中CCD電荷耦合器件集成在單晶硅材料上，像素信號逐行逐列依此移動并在邊緣出口位置依此放大，CMOS圖像傳感器集成在金屬氧化物半導(dǎo)體材料上，每個像素點(diǎn)均帶有信號放大器，像素信號可以直接掃描導(dǎo)出。CMOS憑借低成本、設(shè)計簡單、尺寸小、功耗低、高集成度等優(yōu)勢，迅速在民用消費(fèi)電子市場完成對CCD的替代，目前市場份額已超過99%，而CCD僅在衛(wèi)星、醫(yī)療等專業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)使用。
終端側(cè)，尤其是智能手機(jī)的需求升級，成為推動CMOS需求上升的主要客觀因素。增加鏡頭有助于手機(jī)廠商在銷售策略上與競爭產(chǎn)品拉出差距。廠商對相機(jī)模組的搭載，尤其是采用200萬到500萬低像素的功能鏡頭來增加產(chǎn)品的鏡頭數(shù)量更加積極。在2019年，三攝/四攝手機(jī)的比例攀升了許多，中低端手機(jī)也通過多顆低像素鏡頭的搭載成為雙攝或三攝手機(jī)，加上部分旗艦機(jī)嘗試搭載超高像素的相機(jī)模組，導(dǎo)致智能手機(jī)市場對于CMOS的需求攀升。
新技術(shù)、新應(yīng)用的部署，則為CMOS提供了潛在市場。例如，智能工廠等涉及計算機(jī)視覺技術(shù)的應(yīng)用，對CMOS圖像傳感器提出要求。蔡卓卲指出，智慧工廠所需要的光學(xué)檢測，可通過多顆相機(jī)模組進(jìn)行影響分析，取代傳統(tǒng)人力，這也是目前不少產(chǎn)線向智能化發(fā)展的趨勢。
IoT也是拉動CMOS需求的重要原因。在影像及人臉識別、視頻通話等功能的帶動下，包括IP Cam等需要相機(jī)模組的IoT產(chǎn)品需求上升，再加上電視、智能音箱等產(chǎn)品也開始搭載相機(jī)模組，也提振了CMOS的需求。
安防則是CMOS圖像傳感器最活躍的市場之一。攝像頭作為視頻監(jiān)控前端的重要設(shè)備，未來數(shù)量增長可期，并持續(xù)向高端化方向發(fā)展。
此外，汽車智能化也是CMOS需求的重要來源。無人駕駛將成為汽車駕駛的最終目標(biāo)，隨著攝像頭的性能提升和數(shù)量增加，對整個產(chǎn)業(yè)營收產(chǎn)生了倍增效應(yīng)。車載攝像頭作為ADAS感知層的關(guān)鍵傳感器之一，市場空間將快速提升，直接拉動CMOS市場規(guī)模的增長。
2、圖像傳感器的上下游
CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游的芯片設(shè)計企業(yè)，中游的晶圓代工廠、封裝企業(yè)和下游的模組廠商及終端客戶組成。CMOS對供應(yīng)鏈的拉動，在上、下、中游都有體現(xiàn)。
CIS下游市場需求廣泛，從應(yīng)用領(lǐng)域看，CIS下游主要有手機(jī)、汽車、安防、醫(yī)療、單反、電腦等領(lǐng)域，其中，手機(jī)是CMOS圖像傳感器最大的終端用戶市場，2018年手機(jī)CIS市場規(guī)模達(dá)到86億美元，占比63.89%?？梢?，智能手機(jī)的普及與消費(fèi)者對手機(jī)攝像質(zhì)量的不斷追求是CIS市場需求背后的主要驅(qū)動力。
CIS芯片下游最主要的需求來自手機(jī)貢獻(xiàn)，手機(jī)應(yīng)用產(chǎn)值占到了CIS芯片2017全球產(chǎn)值的67.86%。其次是消費(fèi)類應(yīng)用、計算機(jī)、汽車及安防應(yīng)用，分別占到CIS下游需求的8.10%、9.33%、4.73%及5.65%。
CMOS的需求上漲已經(jīng)體現(xiàn)在晶圓尤其是8英寸晶圓的供需變化。CMOS的強(qiáng)勁需求是造成8英寸產(chǎn)能吃緊的主要原因之一。8英寸產(chǎn)能主要來自車用、手機(jī)以及工業(yè)應(yīng)用，主要產(chǎn)品包括PMIC、電源、顯示驅(qū)動IC及CIS等。由于多攝手機(jī)、安防、智能音箱等推動CIS需求增加，影響到8英寸的產(chǎn)能規(guī)劃，讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在8英寸晶圓的供需上面臨新一波的調(diào)整。
設(shè)計等上游廠商、中游封裝等廠商以及下游模組廠商也將受益于CMOS需求的增長。CMOS芯片設(shè)計廠商處于產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，其產(chǎn)品方案通過代工方式委托給晶圓代工廠、封裝和測試企業(yè)進(jìn)行芯片的制造、加色、封裝和測試。封裝企業(yè)及測試企業(yè)和下游的模組廠商市場規(guī)模都將因此得到相應(yīng)的拉動。此外，手機(jī)攝像頭對應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，包括圖像傳感器制造商、模組封裝廠商、鏡頭廠商、馬達(dá)供應(yīng)商、棱鏡、濾光片供應(yīng)商等，也將隨之增長。
我國與CMOS芯片相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈會被其市場增長所帶動，并隨之有相應(yīng)的增長。例如中芯國際、華虹半導(dǎo)體等集成電路制造廠商，通富微電、華天科技等封裝廠商，以及覆銅板、PCB、模組制造、整機(jī)組裝等整個產(chǎn)業(yè)鏈上下游供應(yīng)商，都將有相應(yīng)的增長。
3、我國企業(yè)如何突圍
長期以來，CMOS市場被索尼、三星等日韓廠商主導(dǎo)。IHS Market數(shù)據(jù)顯示，目前全球CMOS圖像傳感器價值已達(dá)120億美元。
由于CIS屬于特殊制程，包括從鏡頭、彩色濾光片、光模組、邏輯元器件與整合封裝，沒有一般的公版開發(fā)流程。ARM提供通用的IP可以加速晶圓設(shè)計商的開發(fā)時間與簡化流程，但CIS技術(shù)都是掌握在各自從業(yè)者手上，而IDM廠因?yàn)樵诋a(chǎn)品開發(fā)上自行掌握速度與策略，技術(shù)發(fā)展上相對比較有優(yōu)勢，這也是CIS市場份額多半被IDM大廠瓜分的原因。索尼在CMOS領(lǐng)域有多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)精進(jìn)高端技術(shù)開發(fā);而三星除了自身半導(dǎo)體豐富的資源與研發(fā)實(shí)力，自家的終端也為其CIS銷量提供了保障。
面對三星、索尼的強(qiáng)勢表現(xiàn)，我國廠商該如何抓住本輪CMOS需求上漲的契機(jī)?CMOS圖像傳感器是技術(shù)與資金密集型行業(yè)，具備技術(shù)與人才、規(guī)模與資金、客戶認(rèn)證三個壁壘。國內(nèi)廠商可以從四個方面發(fā)力抓住本輪CMOS上漲契機(jī)。
一是從中低端市場領(lǐng)域向高端領(lǐng)域進(jìn)軍。國內(nèi)廠商需借助低端市場的優(yōu)勢加大研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新，向高端領(lǐng)域進(jìn)軍，逐漸占領(lǐng)市場。
二是并購重組，與國外企業(yè)合作進(jìn)行技術(shù)升級，提升研發(fā)效率。
三是抓住CMOS傳感器應(yīng)用的細(xì)分領(lǐng)域，逐漸進(jìn)軍更大市場。國內(nèi)新進(jìn)廠商可以從細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)軍市場，抓住整個產(chǎn)業(yè)鏈的某個細(xì)分環(huán)節(jié)，做到細(xì)分領(lǐng)域市場領(lǐng)先，再借機(jī)發(fā)力更廣闊的CMOS市場。
四是加強(qiáng)與國內(nèi)中小企業(yè)合作，得到客戶產(chǎn)品認(rèn)證?？梢院蛧鴥?nèi)中小企業(yè)的合作作為突破口，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)證和推廣。
要抓住CMOS市場機(jī)遇，還要回歸到技術(shù)開發(fā)與量產(chǎn)能力的提升。國內(nèi)廠商在設(shè)計與晶圓制造仍有進(jìn)步空間，尤其是面向CIS這種制程技術(shù)較為特殊，難以與其他產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)技術(shù)共用的產(chǎn)品。
另外，IC設(shè)計業(yè)者與晶圓代工廠的合作也是重點(diǎn)，需相互配合做出良好的產(chǎn)品規(guī)劃與開發(fā)時程，才能持續(xù)在CIS后勢看好的情況下創(chuàng)造競爭力。
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