中國攝像頭CMOS需求潛力旺盛

中國攝像頭CMOS需求潛力旺盛

自動駕駛升級，帶動傳感層硬件量價齊升 車載攝像頭市場是CMOS圖像傳感器下游增長最快的應用領域。根據Yole Development 統計數據，2016 年全球車載 CMOS圖像傳感器市場規模約 5.4 億美元，佔比約 4.66%；2017年全球車載CMOS圖像傳感器市場規模約6.6億美元，較2016年增長了23%。

CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor（互補金屬氧化物半導體）的縮寫。它是指製造大規模集成電路芯片用的一種技術或用這種技術製造出來的芯片，是電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片。因爲可讀寫的特性，所以在電腦主板上用來保存BIOS設置完電腦硬件參數後的數據，這個芯片僅僅是用來存放數據的。

電壓控制的一種放大器件，是組成CMOS數字集成電路的基本單元。

而對BIOS中各項參數的設定要通過專門的程序。BIOS設置程序一般都被廠商整合在芯片中，在開機時通過特定的按鍵就可進入BIOS設置程序，方便地對系統進行設置。因此BIOS設置有時也被叫做CMOS設置。

CMOS圖像傳感器下游車載攝像頭市場分爲三個部分：配備與汽車前面、後面、側面攝像機傳感器。研究機構 CourtPoint 預估配備於汽車前方 ADAS 中的影像傳感器，在整體車用嵌入式影像傳感器中的佔比由 2018 年的 34%上升至 2023 年的
38.9%；側邊相機系統影像傳感器市佔也會從15.3%上升至
21.7%；應用於汽車後方的影像傳感器市佔由 2018年的
50.4%，下滑爲 2023年的 37.8%。

汽車自動駕駛離不開多種傳感器。CMOS傳感器主要應用於車載“高級駕駛輔助系統”(ADAS)，包括盲點攝像頭、自動防碰撞、道偏離警告、手勢識別、疲勞監測等。

利用安裝在汽車上的各種傳感器，在汽車行駛過程中隨時感應周圍的環境，收集數據，進行靜動態物體辨識、偵測與追蹤，並進行系統的運算和分析，讓駕駛者先察覺到可能發生的危險，有效增加汽車駕駛的安全性。

ADAS由多項配置協調系統構成，通常包括自適應巡航系統 ACC，車道偏移報警系統LDW，車道保持系統 LKA，前撞預警系統 FCW，自動緊急制動 AEB，夜視系統
NVS，盲點探測系統 BSD，全景泊車系統 SVC 等。

在汽車自動駕駛的技術演進過程中，ADAS 扮演了未來汽車實現自動駕駛的先導性技術，起到承上啓下的重要作用。

多種傳感層面的硬件搭配組合才能滿足未來完全自動駕駛的高級需求。

鑑於 ADAS 在保證行車安全、防止交通事故上起到突出的作用，汽車廠商越來越多的引入 ADAS 功能；消費者在購車時也越來越多的考慮車輛是否具備 ADAS 功能。與此同時，各國政府也意識到了 ADAS 系統的對減少道路事故、提高車輛安全性的重要,不斷將其納入法律法規或相關標準。未來三年內，隨着 ADAS 系統的逐漸普及，車載 CMOS 圖像傳感器市場規模將快速擴張。

攝像頭產業鏈成熟，車均配置數量增加

攝像頭能夠在有光情況下采集周圍環境信息，通過圖像識別技術，使得汽車能夠自主判斷人、車、物等關鍵信息。Yole 預計，到 2024 年平均每臺汽車擁有 3 顆攝像頭。

汽車攝像頭結構智能手機類似，均包含
CMOS 圖像傳感器、鏡頭、馬達、柔性電路板等主要器件，產業鏈相對趨同。Yole 預計全球攝像頭模組產業鏈市場空間有望在 2024 年達到450 億美元，其中汽車攝像頭市場超過 50 億美元。

韋爾收購豪威科技後，將成爲全球第三大CMOS圖像傳感器廠商，值得重點關注公司在汽車電子領域的進一步發展。

2018年，豪威在車載攝像頭領域市場佔有率全球排名第二，主要競爭對手爲安森美半導體，2018年安森美在車載 CIS 領域市佔率爲 62%，豪威爲 20%。在車載攝像頭領域,北京豪威擁有較爲顯著的技術優勢，其OX01A芯片是全世界首個量產的具備 LED 閃爍均衡(LFM)技術的車載
CMOS 圖像傳感器。

長期以來，豪威車載攝像頭主要用於歐美汽車品牌，在奔馳、寶馬、奧迪等品牌汽車搭載率居行業首位。未來，公司將着重開拓亞太市場，增加產品在日系和中國自主品牌汽車市場的滲透率。從下游需求看CIS成長空間CMOS圖像傳感器（CIS）是一種將光學圖像轉變爲電子信號的感光元件，廣泛應用於數碼相機、手機等拍照攝像產品中。

在3D感測中的應用：基於結構光和光飛時間的3D產品中，紅外光圖像傳感器用於接收處理物體的三維平面深度信息，可見光圖像傳感器用於接收處理物體的二維平面可見光信息，最後彙總處理，得到三維數據。主要包括CCD（電荷耦合器件）和 CMOS（互補性金屬氧化物半導體器件）。

圖像傳感器市場主要爲 CCD 和 CMOS，CMOS 雖然性能稍遜 CCD，但價格低、功耗低、體積小，已經成爲圖像傳感器市場的主導產品，近年來出貨量佔比90%以上。

CCD和CMOS對光信號的處理步驟相同，工作原理有所差異。CCD工作原理是通過光照射每個像素產生電荷並積累電荷，CCD只有一個讀出端口，使得每個像素需要串行在一起，每個像素的電荷之間進行轉移，傳到輸出端口變爲電壓，再進行放大和模數轉換得到圖像。

CMOS則是景物成像聚焦到圖像傳感器陣列上，陣列的每個像素上包括一個光敏二極管，二極管的作用是使陣列表面的光強轉換爲電信號，選擇電路將像素上的電信號讀取後放大，交相關雙採樣 CDS 電路處理，最後信號送到模擬/數字轉換器上完成數字信號輸出。

據顯示，2018 年平均每臺智能手機搭配 2.4 顆 CIS，預計到 2020 年超過 3 顆。儘管從2019年來看全球智能手機市場相對疲弱，但追求更高圖像質量的趨勢確立，攝像頭個數顯著增加，2019 年上半年，智能手機 CIS市場規模超過 50 億美元。

雙攝成爲標配後，三攝加速滲透，再次打開光學板塊成長空間：智研諮詢數據顯示，預計到 2020 年滲透率將達到 60%以上，預計雙攝像頭市場規模將達 750 億元左右，雙攝逐漸成爲高中端機型的標配後，三攝加速滲透智能終端步入快速放量階段。

疊層工藝的發展進一步擴大CIS製造產能需求：根據我們產業鏈研究，16M像素以上CIS產品多數會採用疊層製造工藝，即將像素層與邏輯層分開製造後進行疊層，使得拍攝效果更佳的同時對 CIS 產能的需求進一步提升。我們認爲，在攝像頭個數提升及疊層工藝的催化下，CIS產能逐步緊缺。

豪威夜鷹技術無可替代，安防競爭優勢卓越

在 CMOS 傳感器市場中，安防領域年平均複合增長率達 36%，增戰速度僅次於汽車電子，中國 2018 年安防市場預測產值已達 7452 億元，市場規模較大，極具發展前景，豪威能夠爲企業和智能家居安防監控應用提供最佳的先進圖像系統解決方案。

當前監控行業普遍存在的四個問題：1、夜晚攝像頭工作困難；2、攝像頭紅曝刺眼；3、攝像頭功耗大或體積大；4、AI 對攝像頭的人臉識別要求高。

豪威科技推出了夜鷹近紅外技術，能夠在人眼看不見的場景下獲得清晰的圖像，匹配系統的低耗能需求，減少對 LED 燈的需求，實現總體功耗的降低。

2020 年 1 月 3 日 CES 展覽，公司首發具備片上像素還原（4 合 1 Bayer 圖像）色彩轉換器和片上高動態範圍 (HDR) 功能的新款 1.4 微米、1130 萬像素圖像傳感器 OS12D40。這款新的圖像傳感器爲安防攝像頭大衆市場的最佳性能樹立了新的標杆。

這意味着無論是商用還是家用安防系統都能在各種光照條件下以全高清 1080p 模式更好地捕捉移動物體，另外也可選擇通過人工智能 (AI) 或人類操作員採集無 HDR 的 4K2K 圖像。此外，豪威的 PureCel®Plus-S 堆疊架構確保了每個像素的最佳性能，進一步改善了高對比明暗環境下的 HDR 表現。

豪威夜鷹近紅外技術是其中的核心技術之一，其創新獨特的厚硅像素架構、精益化生產管理的晶圓表面介質以及進一步延伸的深溝槽分離結構，提高了量子效率，並在不影響傳感器暗電流條件下，保證了調製傳遞函數。

這項突破性科技讓豪威的圖像傳感器在低光或無可見光條件下看得更遠、更清晰。夜視技術提供在黑暗中的可視能力。該技術早在20世紀初期爲軍事應用而開發。其應用從軍用擴展至了安防監控、醫療和汽車等商業應用領域。

由於物聯網的出現，安防監控攝像頭已不僅侷限在機場、火車站、銀行和辦公樓等傳統應用場景。而是已經成爲零售企業，智能城市和智能家居的重要組成部分，能夠用於收集和大數據分析。

具有視頻分析功能的智能安防監控攝像頭正在監控並傳送日常生活活動、消費者行爲和信息等方面的數據；同時這些安防攝像頭也能實現收集多媒體情報的功能，以維護城市安全。

此外，使用電池的安防攝像頭正被進一步推廣應用，特別是智能家居領域的應用。這些應用需要具備先進的功能，例如面部識別。而這要求高分辨率的傳感器提供更好的圖像質量以及低光照成像性能。

除了用於捕捉視頻的傳感器之外，提供顏色校正、自動光平衡和壓縮技術的圖像信號處理器也同樣至關重要。豪威科技的先進系統成像能滿足上述所有要求，提供完整解決方案。

收購豪威、思比科，韋爾股份梯度佈局CIS行業 成功收購豪威，再添IC設計板塊藍圖：美國豪威創立於1995年，2000年在納斯達克上市，曾是蘋果手機圖像供應商，2016年，北京清芯華創、中信資本等將美國豪威私有化，使其成爲北京豪威子公司。

豪威的客戶主要行業包括手機、汽車、安防、醫療和 AR、VR 等，尤其在醫療、安防領域產品領先優勢明顯，與韋爾市場渠道形成互補。

在研發方面，豪威的加入強化了公司整體方案解決能力，有利於爲一線客戶提供更加專業化的技術支持。2017年，豪威集中精力研發和推廣技術附加值較高的高端產品，連續推出了多款新產品和多項新技術，包括採用了新一代PureCel@Plus 技術的1300萬像素級OV13A10和OV13A1Qc傳感器、1600萬像素級別的 OV16B10 傳感器、業內領先的近紅外(NIR)技術夜鷹 NyxelTM、支持生物識別能力的 OV9738RGB-Ir 傳感器。

2018年1月，豪威推出了OV24A系列圖像傳感器，該產品採用了豪威新一代 PureCel-⑧Plus 技術，可在低光狀態下獲得更好的圖像質量。2020年2月18 日，豪威發佈面向智能手機高清攝像頭的 1/1.7" 光學規格 0.8 微米 6400 萬像素圖像傳感器 OV64C。

藉助韋爾積累多年的分銷業務優勢，豪威可以更加全面的獲取市場動態信息，提供高度滿足客戶需求的芯片設計方案。其次在供應鏈方面，韋爾主要供應商以國內 Fab 廠商爲主，豪威則具有更多的境外供應鏈，目前豪威在國內逐漸建立廣泛的供應鏈體系。

行業穩定增長，集中度逐漸提升：Mottokorea
最新報告表明，2018 年全球 CIS 市場規模爲 137 億美元，預計到 2022 年增長至 190 億美元，2018~2022 年複合增長率 CAGR 爲8.5%。2019 年全球 CMOS 圖像傳感器市場佔有率前三的分別是索尼（49.2%）、三星（19.8%）、豪威（11.2%），CR3超過 80%，而根據 Yole 的數據，2014 年三家 CIS 芯片企業的CR3 爲 63%，2017 年 CR3 爲 73%，行業集中度逐漸提升，形成較強的行業進入高壁壘。

自 2017 年起，豪威管理層積極實施產品升級戰略，精簡產品線、提高運營效率、降低低端產品佔比，集中精力研發和推廣技術附加值較高的高端產品。產品像素不斷升級，進軍後置主攝領域：

1、2020 年 1 月，豪威搶先發布面向旗艦手機攝像頭的 1.2 微米 4800 萬像素圖像傳感器 OV48C，光學規格爲 1/1.3"採用豪威科技的 PureCel® Plus 晶片堆疊技術，可爲旗艦智能手機提供業內較高質量的靜態圖像採集和視頻性能，在任何條件下，OV48C 都能始終如一地捕獲更佳質量的圖像而不會產生運動模糊，並能夠以 1200 萬像素的分辨率和快速模式切換實現數字裁剪變焦。

2、2020 年 2 月，豪威發佈面向智能手機高清攝像頭的 1/1.7" 光學規格 0.8 微米 6400 萬像素圖像傳感器 OV64C ，採用了 OmniVision 的 PureCel®Plus 晶片堆疊技術和電子圖像穩定 (EIS) 技術，可爲高端智能手機提供業內較高質量的靜態圖像採集和 4K 視頻性能。TSR 預計，2020 年面向智能手機生產商的 6400 萬像素及以上分辨率的圖像傳感器出貨量將達到 1.27 億片。憑藉出色的分辨率和豐富的功能， OV64C 在滿足高端智能手機設計師需求方面擁有獨特的優勢。

積極調整產品結構，加快佈局高端產品：豪威是全球領先的 CIS 設計公司，在傳感器領域具有多項技術領先，截至 2018 年 12 月 31 日，全球專利數量高達 3440 項，另有多項核心技術應用於智能手機、車載攝像頭、監控攝像頭和醫療設備領域，主要競爭對手爲索尼及三星。

2017 年來豪威主動增加高端 CIS(1300 萬以上像素)產品佔比，在手機領域不斷滲透進入華爲、小米、OPPO、VIVO 等公司供應鏈體系，加快高端產品演進步伐。

豪威組織架構中，技術研發部門（R&D）是最核心的部門，豪威科技在全球有5 大研發基地：上海、東京、新加坡、奧斯陸、硅谷。全球專利數從2016年的 3190項增加到3440項，近期豪威專注於研發四相像素技術、LED閃爍均衡技術、近紅外和超低光技術、超小型圖像傳感器等核心技術。截至2018 年 12 月 31 日，豪威研發人員870人，佔員工總數的56.75%，豪威研發投入佔營業收入的比重均超過 13%，2018 年達到 11.91 億元。

四像素技術解決了像素尺寸和大小相互充足的問題：CIS 的像素尺寸和像素大小是互相沖突的，同樣面積的 CIS 芯片，隨着分辨率的不斷提升，對應的像素大小就會變小。但像素尺寸小，暗光拍攝的進光量就會變小，從而降低成像效果。

豪威科技的四像素技術（4Cell）解決了這一衝突，四像素技術使用四個同色像素排列在一起，形成一個大的像素。暗光時，四個同色像素同時採樣，得到一張四倍感光的低像素照片，再通過算法重新排列像素，恢復原本小尺寸的單個像素，最終輸出一張高像素的照片。

思比科佈局CIS行業北京思比科專注於研發應用於智能手機、平板電腦、可穿戴式設備、安防監控、智能汽車、無人機、機器人視覺、醫療影像、體感互動遊戲等移動互聯網、物聯網、特種裝備領域的 CMOS 圖像傳感器芯片設計和銷售。

由於採取降價策略，2018 年上半年思比科毛利率相對較低，爲7.91%；2018 年下半年由於上游產能緊張以及下游對
CMOS 圖像傳感器需求量上升等因素，思比科多數產品售價上升，毛利率也有所提升，2018 年全年銷售毛利率爲 14.25%。根據我們產業鏈研究， 2019 年及 2020 年由於全球 CIS 供需關係趨緊，13M 及以下像素產品漲價相對較爲明顯，我們預計思比科有望充分受益。

思比科採用 Fabless 生產運營模式，有利於公司專注於芯片設計核心技術和產品創新能力的提升，減少生產性環節所需要的巨大資金和人員投入，降低產品生產成本，思比科主要的晶圓代工廠爲韓國東部（全球排名前列的晶圓代工廠），思比科是東部最爲重要的戰略合作伙伴之一，合作關係穩定；公司的晶圓封裝主要由三家封裝代工廠完成，分別爲日本東芝、華天科技、蘇州科楊光電。 競爭格局來看，日本索尼和韓國三星是豪威最主要的競爭對手索尼是世界視聽、電子遊戲、通訊產品和信息技術等領域的先導者之一，屬於 IDM 廠商，擁有晶圓工廠。2018 年索尼在 CMOS 圖像傳感器領域佔有 49.9%的市場份額，是 CMOS 行業主要研發與生產企業之一。

索尼在高端 CMOS 圖像傳感器市場保持較爲顯著的技術優勢，其技術的開發速度和新產品迭代速度均處於行業領先地位，在 2012 年推出堆棧式 CMOS 技術，可使整顆組件在同尺寸規格下得到更多的空間來獲得更大面積的感光範圍。

索尼研發的四像素技術稱爲 Quad Bayer，通過 Quad
Bayer 彩色濾光片陣列，索尼IMX586 解決了光線不足環境下的進光量問題，克服了小尺寸像素進光量不足的問題。

當拍攝白天戶外的明亮場景時，可以實時獲得4800萬有效像素圖像。在低光照條件下，將靈敏度提高到相當於1.6μm像素、1200萬有效像素的水平，以捕捉明亮、低噪點的照片和視頻。

三星電子憑藉自有品牌智能手機、平板電腦和其他消費電子設備的市場知名度和佔有率，在一定程度上促進 CMOS 圖像傳感器的研發和生產，是 CIS 行業第二大生產商， 2018 年市場佔有率爲 19.6%。與索尼一樣，三星電子屬於 IDM 廠商，擁有晶圓工廠。

三星電子於 2019 年 1 月 22 日推出目前最小的
CMOS 圖像傳感器“ISOCELL”，主要用於全面屏形態的手機，可用於屏幕開孔或者劉海屏手機；可用於前置攝像頭，也可用於中端手機的後置長焦拍攝元件。“ISOCELL”優勢在於：模塊高度降低了7%、數碼變焦能力提升了60%，與傳統的背照式圖像傳感器相比，“ISOCELL”使用相鄰像素之間的物理屏障來減少顏色串擾並擴大捕獲光線的能力。

三星正式推出支持“四合一”橡塑技術的新的CMOS：ISOCELL
Bright GM1 和 ISOCELL Bright GD1，在暗光環境下拍攝時，感光元件可以以“四合一”的形式，分別實現 12MP 或 8MP 的 1.6μm CMOS 拍攝效果。除此之外，三星還在 GD1 上加入了實時 HDR 的功能，在低光或高對比度的環境中能夠呈現更豐富的色彩。



與日本索尼和韓國三星不同，豪威一直採用 Fabless 生產模式，與業內主要代工企業已保持了 20 餘年的合作關係，業務關係較爲穩定。

日本索尼和韓國三星生產的CMOS傳感器主要應用於智能手機，而豪威產品線最爲完善，其產品 CMOS 圖像傳感器覆蓋醫療器械、汽車、安防監控、AR/VR 等多個領域，擁有較爲顯著的技術積累優勢。

隨着汽車、醫療、VR/AR等CMOS圖像傳感器下游多元化應用的興起，未來 CMOS製程工藝將逐漸向28nm-45nm級別過渡，日本索尼的部分生產線將從 IDM 的生產模式向 Fabless 轉化，近期由於 CIS 供需關係趨緊，索尼加強了與臺積電的代工合作。