CMOS传感器行业分析报告.docx

1、CMOS传感器行业分析报告2018年CMOS传感器行业分析报告2018年11月CMOS图像传感器是数字成像的核心部件，全球销售额达137亿美元。CMOS传感器凭借优异的性价比和广泛的适用性，已占到整个图像传感器市场89%的市场份额。得益于安防监控、车载应用、机器视觉、人脸识别等技术的快速发展，以及多摄像头手机普及，预计2018年全球CMOS传感器销售额将达到137亿美元，同比增长10%；2017-2022年出货量CAGR 达11.7%。至2022年，CMOS传感器的全球销售额将达到190亿美金，是一个极具活力与成长性的半导体细分市场。物联网落地催化，安防、汽车、工控等多领域对CMOS传感器需求

2、旺盛。虽然手机占到目前CMOS传感器六成的应用，其增速在明显放缓，但物联网的普及催生了大量的图像采集需求。预计到2020年，全球安防监控领域CMOS传感器需求量将达到9.12亿美元，复合增长率为36%；与此同时医疗、工控领域的需求量也分别达到接近9亿美元而最大的增量来自于车用市场，得益于ADAS 系统普及和自动驾驶的发展，预计到2022年车用CMOS传感器市场规模将达到77亿美金。技术加速演进，索尼/三星/豪威三巨头领跑，国产品牌抢占低端份额。为满足不断丰富的应用场景，CMOS传感器正处在加速迭代的周期中，背照BSI、三层堆栈、全局快门等新技术层出不穷。在此背景下，拥有最强技术实力的索尼、三星

3、、豪威三巨头掌握了行业的主导权，市占率合计达到70%以上，并占据了绝大部分高端市场。与此同时，思比科、格科微等国产厂商在多年的发展中积累了足够的核心技术，凭借更高的性价比，具备在中低端市场抢夺份额的实力。豪威有望登陆A 股，开启发展新纪元。豪威（OmniVision）于1995年在美国加州成立，深耕CMOS领域已久，具备业内领先的技术实力。豪威在CMOS传感器市场的市占率约12%，仅次于索尼和三星，是第四名安森美的2倍，且在安防（56%）、汽车（29%）、笔记本电脑（46%）等行业的市占率较高。中国财团于2016年完成对美国豪威的私有化交易，并计划登陆A 股。目前，韦尔股份与豪威的重大资产重组

4、正在进行当中。看好CMOS传感器行业前景，以及豪威在中国落地生根后的发展。（1）韦尔股份：公司本身是国内领先的半导体设计和分销企业，在半导体分立器件设计领域拥有一系列业界领先的核心技术。若成功并购豪威、思比科，切入CMOS图像传感器市场，有望充分发挥协同效应，成为A 股顶级芯片设计商之一。（2）富瀚微：我国最早从事安防视 .监控多媒体处理芯片设计的企业之一，其提出的“CIS+ISP”解决方案促进了CMOS传感器在安防领域的普及。未来随着其新产品的迭代及客户群的开拓，业绩有望快速回升。一、百亿美金CMOS传感器市场，增势强劲1、变“光”为“数”，图像传感器精密而关键图像传感器是当今应用最普遍、重

5、要性最高的传感器之一。其主要采用感光单元阵列和辅助控制电路获取对象景物的亮度和色彩信号，并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的图像信息。图像传感器中的感光单元一般采用感光二极管（photodiode）实现光电信号的转换。感光二极管在接受光线照射之后能够产生电流信号，电流的强度与光照的强度成正比例关系。图像传感器主要分为CCD 图像传感器和CMOS图像传感器两大类。CCD 和CMOS都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字信号，但二者在感光二极管的周边信号处理电路和感光单元产生的电信号的处理方式不同。CMOS（Complementary Metal Oxide Semicondu

6、ctor，互补金属氧化物场效应管）技术作为后起之秀，从90年代开始被重视并获得大量研发资源，逐步赶超CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器件），当前已经在图像传感器市场占据绝对的主导地位。2、CMOS传感器优势突出，已占图像传感器市场9成份额（1）CMOS传感器实际上是一个高度集成的图像系统当外界光线照射到CMOS传感器上的时候：（1）传感器拥有的像素阵列会发生光电效应；（2）光电效应使得像素阵列上的每个像素单元产生对应外界色彩和亮度的电荷信号；（3）信号会被模数转换电路转换成数字图像信号；（4）数字信号经过集成于同一芯片上的ISP 处理后输出。简单来说，CMOS传感器

7、就像一组太阳能电池矩阵，每个像素就是矩阵中的一个电池，每个电池按照前方的亮度和色彩排布进行充电，之后统计每个电池的电量，就能得出对应的亮度和色彩，从而还原出现实的景象。（2）CMOS图像传感器近年来增长迅速，已接近全面替代CCD 传感器据IC Insights 统计，2017年CMOS传感器销售额占整个图像传感器销售额比例为89%（这一数字在2007年仅为54%），出货量占图像传感器总出货量的81%。（3）MOS传感器凭借优异的性价比，将继续保持绝对的优势地位，并继续挤压CCD的市场空间1）CMOS图像传感器芯片采用了适合大规模生产的标准流程工艺，批量生产时，单位成本远低于CCD；2）CMOS

8、传感器将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块基板上，缩小了体积的同时还保持着低功耗和低发热，非常适合移动设备和各类小型化设备；3）相比之下，CCD 传感器成本上不具有优势，且体积大，发热大，功耗高，基本无法适用于现今多数电子产品上。3、终端应用爆发，CMOS传感器5年CAGR 10%以上（1）CMOS传感器今年销售额有望达到137亿美金，同时其出货量将继续保持10%以上年均增速得益于车载应用、机器视觉、人脸识别与安防监控的快速发展，以及多摄像头手机广泛普及，CMOS图像传感器市场规模不断扩大。根据IC Insights 统计，2017年全球CMOS图像传感器销售额为125亿美元，同比增长19

9、%；预计2018年将达到137亿美元，同比增长10%。预计2017-2022年出货量CAGR 达11.7%，销售额的CAGR 为8.8%。至2022年，CMOS传感器的全球销售额将达到190亿美金。（2）手机是CMOS传感器的最大应用市场，汽车、安防等新应用领域高速成长2017年手机用CMOS传感器市场规模占整体应用市场的62%，达77.5亿美元，预估2022年手机CMOS传感器的市场营收规模将可达86亿美元。而在未来几年，汽车、安防监控、医疗、玩具/电玩与工业等将成为带动CMOS传感器高速发展的主要动力。安防监控领域安防监控离不开视觉信息的获取，必须依赖图像传感器，随着整个安防监控行业规模的

10、不断扩大，预估到2020年该领域CMOS图像传感器的市场规模将达到9.12亿美元，占到行业市场份额的6%。汽车电子领域是图像传感器增长最快的细分市场，近年来CMOS图像传感器已经安装在汽车倒车影像、防碰撞系统之内，而由于未来的新车将标配ADAS（高级驾驶辅助系统），以及自动驾驶技术的发展，汽车厂商将会为自家车辆产品导入更多摄像头来获取外界信息。而每增加一个摄像头，就需要增加一块CMOS传感器，所以车载应用将是CMOS图像传感器各主要应用市场中增速最快的方向。根据YOLE 的最新预测，车载图像传感器市场空间将从2016年的22亿美金增长至2022年的77亿美金，是车用传感器（包括各类雷达、压力传

11、感器、惯性传感器等）中增长最快、占比最高的细分产品。同时，汽车市场也将成为仅次于手机的第二大CMOS传感器应用领域。医疗/科研领域以往医疗和科研领域主要使用CCD 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传感器来替代大部分老旧产品，这一应用领域预计有34%年复合增长率，2020年销售额8.67亿美元。工业系统领域随着机器视觉的发展，越来越多的工业生产线会引入图像传感器来提高生产效率和质量，预计该领域年复合增长率18%，2020年销售额8.97亿美元。4、场景升级提出新需求，CMOS传感器加速演进在CMOS传感器的应用场景不断丰富、终端对性能的需求不断加码

12、的背景下，CMOS传感器正在加速技术迭代，各大厂商频频发布新的“黑科技”。以成像质量（尤其是弱光环境）、成像速度这两大基本需求为例，业内已提出了丰富的解决方案：1）弱光环境下的成像能力对手机、相机和行业应用图像传感器来说都是一个很重要的能力，尤其是需要全天候运作的安防与车载图像传感器。业界通用的解决方法就是提升传感器面积和进光量，加大单位像素面积。除了这种通法之外，还有使用BSI-CMOS（背照式CMOS图像传感器）和近红外光技术两种方法。2）高速传感器能更好的拍摄移动中的物体，提供多帧降噪、慢动作视频拍摄和减少画面失真等功能，对手机拍照、交通监控和汽车自动驾驶领域有重要意义。当相机、被摄对象

13、之间存在高速相对位移时（如拍摄高尔夫球挥杆动作、在行驶的车辆上拍摄路边的灯杆等），画面会出现直线发生弯曲、图像边缘模糊、部分画面曝光错误等问题，这就是果冻效应。而果冻效应的根源就是感光元件无法做到快速采集全部像素，因此，高速传感器应运而生。针对果冻效应，目前业界给出两种解决方案：一种是面对手机等消费类电子领域推出的配备DRAM 的三层堆栈式图像传感器，通过在传感器上集成的DRAM 直接储存数据来完成高速摄影和拍照。另一种是面对行业应用推出的全局快门传感器，相比逐行曝光的传统滚动快门传感器，全局快门能整个传感器同时曝光来撷取不失真的运动物体图像，这对机器视觉和安防领域有重大意义。除了对成像质量和

14、成像速度的要求外，还有在医疗领域需要的小型化（豪威的医用内窥镜CMOS传感器仅0.5mm 见方）；在汽车领域需要的高可靠性高灵敏度；物联网领域大范围应用所需要的低成本等。在技术演进和需求升级的共同推动下，CMOS传感器快速演进。二、索尼/三星/豪威三巨头领跑，国内厂商主攻中低端市场CMOS传感器属于典型的可以进行大规模批量生产的半导体产业，规模效应明显，需要较大的前期投入才能产出结果，这也导致了这一行业强者恒强。目前CMOS传感器厂商有数十家，但是据YOLE 的统计，在2016年行业前三的厂商索尼、三星、豪威的市场占有率之和达到了72%，市场集中度高。索尼稳坐CMOS传感器市场头把交椅，三星和

15、豪威紧随其后。据YOLE 统计，行业龙头索尼在2016年占据了42%的市场份额，产品涵盖各个消费类电子到各类行业应用领域，主攻高端市场，技术实力最强。其次是三星，主攻消费类电子市场，多是自产自销，在技术上紧追索尼，已经可以提供与索尼同级别的CMOS产品，但三星的CMOS在行业应用领域相对较少。第三位豪威科技，在行业应用上有很深的积累，尤其是在车载CMOS领域，市场占有率高过索尼。在下游各领域的旗舰和主流产品中，绝大部分采用了三巨头的CMOS传感器方案。可以看到，近期市场热门的几款手机都是采用索尼、三星与OV 的CMOS传感器，这三家厂商把持着大部分消费类电子领域CMOS传感器的市场份额。而在汽

16、车和安防等行业应用领域一般都是选用安森美，OV 与索尼三家的产品，三星的CMOS一般只见于自家的终端产品上。除了占据主流市场的三巨头外，还有定位于特高端、低端市场的两类玩家。但在市场规模以及下游客户群方面，都无法和主流市场相媲美。后两小节我们先介绍索尼、三星以及国内部分厂商的CMOS传感器情况，关于豪威我们会在第3章重点介绍。1、索尼：技术领先，稳坐头把交椅隶属于索尼半导体部门的CMOS传感器业务，已经成为索尼最赚钱的支柱业务之一。早在在CMOS图像传感器大面积应用之前，索尼的CCD 图像传感器凭借灵敏度、信噪比等优势，在监控、交通等领域得到广泛应用。随着CMOS图像传感器逐渐成为主流，索尼依

17、靠在CCD 时代积累下来的雄厚技术实力，继续领跑。其2016年CMOS传感器销售额达48.58亿美元，占整个半导体部门营收的70%。而在2017财年（2017年4月1日到2018年3月31日）财报中，半导体业务拜CMOS热销所赐，销售额达到了8500亿日元（折合约77.9亿美元），同比增长达10%；营业利润高达1640亿日元（折合15亿美元），创历史新高。经过多年发展，索尼在技术上已然领跑业界，产品性能优异，新技术层出不穷，迭代迅速，其他对手短时间内难以撼动其领先地位。在消费类电子领域，索尼最具代表性的技术是堆栈式传感器技术。堆栈式传感器一经推出就受到了移动设备厂商的追捧，索尼也在此基础上进一

18、步研发了带DRAM 的三层堆栈式传感器。在行业应用上，索尼有STARVIS 和Pregius 两个主打技术。其中STARVIS 主要用于安防领域，是将背照式CMOS的感光度进一步进行增强的技术，不仅增强了可见光的感光度，还提高了监控摄像机利用频度较高的近红外光等宽广波长范围的光的利用效率。而Pregius 是索尼对自家全域快门技术（Global shutter）的称呼，其原理是在像素下部增加存储单元，在曝光时所有像素同时曝光并将信息保存到对应的存储单元之中，以避免果冻效应。该技术主要用于工业机器视觉领域。在产品上，索尼已经建立了业界最完善的CMOS产品线，涵盖各个领域，把持住中高端领域的市场份

19、额。在消费类电子领域，无论手机还是相机，索尼CMOS已经成了各大厂商最常见的选择和高端产品的标配，例如2017年下半年发布的IMX400系列CMOS，一经推出就受到了各大厂商的追捧，今年年初因拍照能力出众而大放异彩的华为P20PRO，也采用了索尼最新的IMX600传感器。而在多数行业领域，尤其是在安防和工业视觉这类细分领域上，索尼也属于领导者，只有在部分高端领域仍不及Teledyne Dalsa、安森美和e2v 这些老牌工业级图像传感器供应商。2、三星：背靠集团资源，在消费领域异军突起三星的消费类CMOS传感器一直紧追索尼不放，并逐步缩小技术上的差距。如今，索尼面向手机的新CMOS一推出，三星

20、就能紧随其后发布性能表现类似的产品，例如索尼发布三层堆栈CMOS传感器IMX400后不久，三星就推出了对标的产品S5K2L3，并混用在自家的S 和Note 系列旗舰产品上，性能表现优异。近几年来三星对自家旗舰机主摄像头CMOS都采用混合供货的原则，不同地区不同版本手机分别采用索尼IMX 系列和三星ISOCELL 传感器。2013年，三星推出了ISOCELL技术，使得其CMOS传感器性能有了质的提升。事实上，在Galaxy S5之前，三星传感器基本上只会出现在入门级别千元机；其后三星在Galaxy S5搭载了使用ISOCELL 技术的CMOS，其表现得到了市场认可，又恰逢索尼的CMOS出现缺货潮

21、，已有知名度的三星CMOS传感器借此推广，国内的华为、魅族、小米、OPPO 等厂商部分机型也开始尝试使用。从此三星CMOS打开了通往中高端市场的大门。而在行业应用领域，三星相比竞争对手较为落后。在车载CMOS领域，三星的份额几乎为0，在安防领域等其余行业应用领域，三星的CMOS基本处于自产自销的状态。但是三星CMOS业务背靠的是整个三星集团，在各个产品条线上应用潜力很大。凭借三星集团雄厚的财力和资源扶持，未来三星的CMOS传感器业务有望积累更强的竞争力。3、国内CMOS厂商：主要面向中低端市场，积极发展自主技术总体来说，国内的CMOS传感器厂商在规模和技术上与国外厂商还存在一定的差距，产品主要

22、用于中低端消费类电子领域。但是，一些国内领先的CMOS传感器厂商如思比科、格科微等，依托自主核心技术，正逐步扩大份额、向中高端市场渗透。（1）思比科（Superpix）思比科微电子技术股份有限公司成立于2004年，是专门从事CMOS图像传感器研发和销售的Fabless 厂商。公司基于自主核心技术“超级像素信号处理技术（SuperPix）”和“超级图像处理技术（Superlmage)”开发了大量国内性能领先的CMOS图像处理器。主打低像素CMOS产品，主要产品涵盖了30万像素、130万像素、200万像素和500万像素范围，价格均比较便宜，在中低端市场认可度较高，被广泛用于手机摄像头、平板电脑摄像

23、头和电脑摄像头上。已经在中低端领域站稳脚跟的思比科，正谋求向中高端领域进发。2015年后，公司开发了800万像素和1200万像素芯片产品，并成功投放市场，取得了不错的反响，其CMOS产品也打进了一些热门手机的供应链，如360推出的N7手机。除上述应用领域之外，思比科在指纹识别、虹膜识别、医疗影像、测绘等高附加值特种传感器芯片方面的研发取得了一些创新成果：（1）与合作伙伴合作，思比科研制成功了高精度光学式指纹识别传感器芯片和超薄型光学式指纹识别模组。该技术可提供更高的分辨率和活体特征，大幅度提高指纹识别的安全性。（2）虹膜识别图像传感器芯片被合作伙伴用于虹膜识别手机、虹膜识别平板电脑和智能门锁等

24、新产品之中。（3）医疗内窥镜CMOS图像传感器芯片应用于心血管微创手术和胃镜内窥镜等医疗设备。（4）观测设备用CMOS图像传感器芯片应用于国产观测设备。（5）机器视觉芯片应用于点读笔、无人机悬停定位、工业测距等领域。公司于2015年在新三板挂牌，也是韦尔股份正在推动的资产重组的标的公司之一。公司2016年和2017年营业收入分别为4.61亿元和4.62亿元，净利润分别为292万元和-1488万元。利润降低主要原因是手机市场增长放缓，对中低端CMOS产品的需求减弱，且中低端市场竞争激烈，导致产品售价与毛利率下滑，进而影响了利润。（2）格科微（GalaxyCore）格科微成立于2003年，主要从事

25、CMOS图像传感器、LCD 驱动芯片、高端嵌入式多媒体SOC 芯片及应用系统的设计开发和销售。在成立初期，格科微从电脑摄像头用的CMOS起步，07年起进军到手机领域，借助着中国手机快速成长的一波浪潮，迅速占领了中低端市场。2014年，格科微CMOS图像传感器芯片的出货量超过9.4亿颗，LCD 驱动芯片的出货量超过1亿颗，全年销售总额突破3.5亿美金，在国内CMOS图像传感器芯片的出货量排名第一，全球市场出货量排名第二。但在此之后格科微进军高端市场不利，中低端市场面临思比科等的强力冲击。（3）其他国产CMOS厂商国内其他主要CMOS厂商包括比亚迪微电子、长光辰芯、锐芯微等，具体情况见下表：三、豪

26、威有望登陆A 股，开启发展新纪元1、老牌CMOS传感器龙头，豪威拥有全球领先技术豪威科技(Omnivision，简称OV)于1995年于美国加利福尼亚成立，是一家领先的数字图像处理方案提供商。其 CameraChip 和 AmeraCubeChip 系列 CMOS图像传感芯片广泛应用于消费级和工业级应用。美国豪威于2000年在纳斯达克上市，中国财团于2016年完成对美国豪威的私有化交易，并计划登陆A 股。2018年5月，韦尔股份披露公告，重启了对豪威的收购。豪威在CMOS传感器市场占有率约12%，与第二梯队拉开了差距。豪威2015、2016年CMOS传感器销售额分别达到12.5亿美元、14.4

27、亿美元（据YOLE 统计数据），市占率分别为12.2%和12.4%。这一规模仅次于索尼和三星，是排名第四位的安森美的2倍。公司下游应用领域主要涉及智能手机、车载摄像头、医疗摄像头、监控设备、无人机、VR/AR 摄像头等方面。根据BDO 编写的CCD/CMOS图像传感器市场分析析报告，豪威在安防领域的市占率达56%，在汽车领域的市占率有29%。除此之外，豪威在医疗影像市场、物联网市场和特种应用市场等诸多新兴领域也表现出快速发展的态势。豪威作为CMOS领域深耕已久的厂商，具备业内领先的技术实力。截至2018年5月底，豪威拥有4060项专利技术；2017年研发投入超过10亿元，占营业收入10%以上；

28、在全球多地设立了分支机构和研发中心，具有和索尼等一较高下的实力。美国豪威拥有近红外（NIR）技术夜鹰Nyxel、高动态范围图像（HDR）等具有核心竞争力的技术。如下表所示，借助这些核心技术，豪威同主要竞争对手相比，在以下领域具有较为显著的竞争优势：1）适用于汽车市场的高端宽动态范围图像传感器；2）适用于监视器市场的超低功耗解决方案；3）适用于监视器市场的近红外和低光传感器；4）适用于医疗市场设备的超小型传感器；5）适用于AR/VR 等新兴市场的全局快门传感器。豪威领先的技术水平源自其强大的核心专业人才资源。截至2018年5月31日，豪威拥有870人的研发团队（占员工总数的57%）；大量核心研发

29、骨干具有十年以上的行业经验，而豪威的核心管理团队同样经历丰富且人事稳定，为公司服务长达数十年，熟悉公司业务和管理。这样一个良性的人事环境已经成为公司持续竞争力的主要来源。而豪威在美国的总部位于全球科创中心硅谷，便于其洞悉未来数年的业界走向、进行了大量前瞻性的研发。2、经营业绩向上突破，毛利率稳中有升（1）豪威近三年营业收入持续上行公司2017年营业收入达到90.5亿人民币，2018年1-5月达到35.3亿人民币。与此同时，公司净利润（扣除私有化费用后）显著上升，这是由于公司推出的高像素中高端传感器产品持续受到市场欢迎；同时多摄像头智能手机的流行也对公司利润有着积极影响。（2）豪威营业收入主要来

30、自手机、安防和汽车行业2018年1-5月，来自这三个行业的营收占比分别为60.73%、15.96%、13.41%，合计超过90%，其中手机占比最高，但近年来有略微下降的趋势，汽车等其他领域的收入比重上升。（3）CMOS传感器是豪威主要收入来源其占主营业务比重连续三年超过94%，且毛利率稳中有升，从2016年的16.54%增长到2018年1-5月的24.83%。主要用于支持CMOS传感器的ASIC 芯片毛利率较高，且有明显的上升趋势。此外，硅基液晶投影显示芯片（LCOS）毛利率降幅明显，主要原因为产品结构调整，新产品仍处于磨合阶段；微型影像模组封装 (Camera Cube Chip）毛利率均为

31、负数，主要是由于设备折旧成本高。这两类产品在公司业务中占比极小，不会对公司盈利造成明显影响。3、联姻韦尔股份，豪威将打开发展的新篇章在2011年之前，豪威是CMOS传感器市场的老大，但此后遭遇竞争对手夹击。索尼在2010年的市场份额还仅为7%左右，但由于豪威在2011年丢掉苹果手机订单，同时大量高端旗舰手机转投索尼的怀抱，从2011年后索尼传感器就一路高歌猛进，市场份额不断提升，甚至在2014年开始出现了供不应求的情况。三星成功利用这一机遇打进了供求关系相对紧张的1300万像素传感器市场，得以被大量手机品牌厂商采用，一举超过了豪威成为了市场第二。在低端市场，豪威也面临中韩厂商的冲击。好在豪威依

32、然凭借出色的技术维持住了市场份额，并逐渐与市场的第二梯队拉开了差距。转投A股怀抱，卷土重来未可知。2014年8月，中国财团对豪威发起了收购要约，豪威于2015年4月同意被中国财团以约19亿美元的现金价格收购，该笔收购于2016年2月完成。我们认为尽管面临多路竞争对手的挑战，但豪威仍然具有以下几点显著优势。若能最终登陆A 股，无疑将成为A 股市场上最优秀的半导体标的之一：1）豪威在中高端手机市场还有可观的占有量，今年在手机市场有明显突破。事实上，在手机前置摄像头领域，豪威仍然具备很强的竞争力，包括高端机在内的大量产品的前置摄像头都使用了豪威的产品，业界甚至形成了“前置豪威+后置索尼”的潜在共识。同时，随着基于红外光技术和结构光技术的新型人脸识别的走红，豪威的IR（红外）CMOS也受到了市场的欢迎，最新的小米8/8SE 上就搭载了豪威的OV7251传感器来捕捉红外光照射下的人脸信息，小米8探索版的结构光人脸识别也采用了豪威的OV9282传感器。20