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【功率器件】图像传感器产业全景图

来源:两江半导体产业研究中心       

我国拥有全球最大的图像传感器市场,然而在高端消费类电子领域的市场份额几乎被索尼和三星占据。随着智能手机采用多摄方案的增加以及IoT、AI、ADAS等技术带动摄像头应用场景的拓展,市场对CIS需求日益旺盛。我国应紧抓市场机遇和我国巨大的市场优势,实现在图像传感器领域的腾飞。

CMOS图像传感器市场火热

作为电子设备的“眼睛”,图像传感器近年来成为市场的焦点,成为半导体行业最炙手可热的领域之一。目前,CCD图像传感器和CMOS图像传感器(CIS)是被普遍采用的两种图像传感器。CCD图像传感器具有量子效率高、噪声低等优点被应用于广播电视和工业监测等领域。随着超大规模集成电路技术和CMOS制造工艺水平的提高,CIS由于尺寸小、低成本、功耗低、集成度高等诸多优点在民用消费电子市场逐渐取代传统的CCD图像传感器,带动了图像传感器市场的发展。根据WSTS数据统计,2019年全球图像传感器销售规模达到193.2亿美元,其中,CIS贡献188.1亿美元,同比增长26.3%,CIS已成为半导体产业中增长最快的产品之一。

索尼三星占据7成全球市场

CIS产业链主要有两种模式,一种是以索尼和三星为代表的IDM模式,另一种是以豪威科技、格科微等为代表的Fabless模式,豪威、格科微负责设计,芯片制造委托给台积电、中芯国际生产,封测交给晶方、华天科技等企业。此外还存在安森美、意法半导体等轻晶圆厂(fab-lite)模式,其自己只生产特定产品,其他均委托给下游环节企业生产及封测。目前,格科微拟在上海临港新片区投资建设12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目,届时有望成为我国CIS领域的IDM企业。

在全球CIS市场竞争格局中,数据显示,在CIS市场份额上,目前索尼以占比49.2%的绝对优势位于霸主地位,三星以19.8% 位居第二。其中,索尼长期植根于数码摄像技术,得益于带给市场的高像素、高感光、新结构的CIS,其摄像头芯片一直是中高端旗舰手机的标配。三星背靠其集团资源,CIS市占率位列第二,目前由于下游需求旺盛,相关DRAM产能正在转换生产CIS,以扩大其市场份额。我国在CIS领域也涌现出众多优秀的企业。例如,豪威科技在全球车载CIS领域市占率排名第二。格科微在国内CIS出货量位列第一。思比科CIS在国内中低端智能手机市场占有较高份额。思特威在全球率先推出基于电压域架构和Stack BSI工艺的全局曝光CIS芯片,在视频监控领域处于行业领先地位。比亚迪微电子在CIS领域也表现突出。目前,豪威科技和思比科已被韦尔股份收购,成为其子公司。国内企业正在依托自主核心技术,不断扩大在中低端产品的市场份额,同时豪威科技2月份发布6400万像素的CIS(OV64C),正在积极向高端市场迈进。

全球市场迎来三大机遇

01 智能手机领域带来的机遇

手机是CIS最大的终端用户市场。据统计,2019年全球智能手机出货量前十中,国产厂商占七位(包括华为、小米、OPPO、VIVO、联想、Realme、TECNO)。其中,华为以2.385亿部成为全球第二,小米以1.245亿部位居全球第四,OPPO以1.198亿部位居全球第五,国产手机厂商给CIS带来了巨大的市场需求。

此外,由于消费者对高质量摄像需求的提高,手机摄像头在光学领域不断创新与升级,智能手机采用多摄配置的方案逐渐提升。三星2月份发布的Galaxy S20 Ultra在摄像头配置上拥有五摄(后四+前一)的解决方案。其中“后四+前一”的五摄具体配置包括108MP主摄+12MP超广角+48MP长焦+ToF镜头的后置四摄和40MP的前置单摄。小米2月份发布的小米10 Pro在拍照方面拥有后置108MP主摄+20MP超广角+12MP人像镜头+8MP长焦四摄和前置20M单摄的5摄配置。

02 汽车电子领域带来的机遇

随着传统汽车面向更加智能、安全的发展趋势,以及未来新车使用先进驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶(AD)的解决方案的推进,汽车电子已成为CIS增长速度最快的细分市场。传统汽车为辅助日常停车,安装倒车影像已成为主流。此外,随着ADAS技术在汽车上应用的推进,更多的传感器将被使用,以Tesla为例,其在汽车上装配有8个摄像头。因此,作为感知周围图像信息的摄像头,势必会在汽车领域迎来新一轮增长。

03 安防监控领域带来的机遇

据统计,2020年我国安防市场(包括安防产品、安防工程和报警运营服务及其他)规模约8千亿元,远远领先国外其他地区。其中,安防监控领域市场份额相对较大。摄像头作为安防监控领域的重要组成部分,使得安防监控领域给CIS提供了巨大的应用场景。此外,随着5G、AI、物联网等技术的发展,安防监控行业正在从“传统”到“智慧”升级,进而给CIS市场注入了新的活力。

我国产业发展面临两大难题

01 先进技术积累薄弱,高端产品供应不足

目前国内CIS企业的产品主要应用于中低端领域。在旗舰和高端机型手机等高端消费类电子产品的主摄上,索尼和三星在市场上形成绝对垄断,我国CIS企业在高端市场几乎没有话语权。索尼、三星等国际一流厂商在图像传感器领域积累多年,索尼于1996年开始生产CIS并于2000年推出了首个CIS(IMX001)。国内企业由于起步较晚,关键核心技术积累不占据优势,导致国产高性能成像CIS缺乏。

02 产业链协作不足,协同创新有待加强

目前,索尼和三星是CIS领域的绝对技术引领者和市场占有者。它们的运作模式均属于IDM型,这使得产品的设计研发和工艺制造可以紧密结合、同时发展。对于具有特殊制程的CIS,先进技术的发展使得电路设计和工艺设计的紧密结合尤为重要。目前,我国在CIS领域还没有形成IDM模式的企业,产业链上下游环节协同不强,导致我国CIS产业链协同创新不足,使得设计者设计产品时不能很好考虑到工艺设计,引起企业核心竞争力不足。

封面图片来源:拍信网