2022年CMOS行业供需情况分析

1、2022年CMOS行业供需情况分析CMOS行业需求：传统领域稳定增长，新兴领域快速 爆发CMOS成为图像传感器主流技术图像传感器是摄像头的重要组成局部，CMOS图像传感 器成为主流。图像传感器的主要功能是将光学信号转化为电 学信号并呈现在终端，是由光敏元件、放大电路、数模转换 器、存储器数字信号处理器等集成在一起的电路，广泛应用于 各类摄像设备，是摄像头的重要组成局部。根据元件的不同可以分为互补金属氧化物（CMOS）半 导体图像传感器及电荷耦合器件（CCD）图像传感器两大类。 典型的CMOS图像传感器（CIS）由多个模块组成，分别完成 不同的功能，其中像素阵列完成光电信号的转换，将光学信 号转

2、换为电学信号，时序控制电路完成对电学信号的处理， 数模转换那么将信号转换为需要的数字信号便于最终输出。相较 于CCD图像传感器，CMOS图像传感器从90年代开始得到 重视并大力开展，从市场占比来看CMOS图像传感器市场份 额由2012年55.4%上升至2019年83.2%,在图像传感器市场 逐渐占据主导地位。量可到达6个。根据Frost&Sullivan的数据显示，双摄像头手 机自2015年有所放量以来快速渗透，在2018年渗透率到达 40%,随后三摄及多摄开始快速开展，每部智能手机所搭载 的摄像头数量逐年上升，预计2019年将由平均每台3.4颗提 高至2024年的4.9颗，为CMOS图像传感

3、器的需求注入动能。高像素成为趋势：高像素推动CIS技术升级。用户对于 摄像清晰度的要求越来越高，主流智能手机像素水平已到达 4800万至6400万，随着未来手机摄像头像素的进一步提升， CMOS图像传感器的技术与性能升级也会面临新的挑战，在 控制传感器整体尺寸的前提下增加感光元件面、ToF (Time of Flight).结构光、主动立体视觉等解决方案的研发等等。2024年预计全球手机用CIS市场规模约164亿美元，高 像素摄像头快速增长。Frost&Sullivan预计2024年全球手机 CMOS图像传感器出货量将到达67.8亿颗，市场规模到达 164.1亿美元，年均复合增长率6.3%。其

4、中200万像素的摄像 头由功能机摄像头逐渐承当景深摄像等功能带动出货量的回 升，预计未来将保持约12%的复合增长率。而500万-1300万 像素的传感器占据目前手机摄像头市场的主要份额，2012- 2019年出货量复合增长率到达24%o 1300万像素-4800万像 素的传感器以21.5%的市场占有率位居第二。而4800万以上像素的传感器市占率仅8%,但预计未来快速增长，2024年 出货量预计将到达6亿颗。图28:摄像头像素变化 200万及以下 500万至1300万1300万以上数据来源：格科微，东北证券垢管是15安防领域：稳增长传统市场，智能化成为开展方向全球安防覆盖加大，中国为最大安防市场

5、之一。安防行 业主要是以构建平安防范系统为主要目的的产业，以维护社 会公共平安为目的，包括视频监控、门禁识别、防盗报警细 分领域。2019年全球安防产业总产值约3600亿美元，我国安 防行业的收入规模达7562亿元，占比约35%,已成为全球最 大的安防市场之一。2020年我国智能安防市场规模约为5n亿元，2013-2020年市场规模年复合增长率达26%, 2019年 视频监控市场规模18亿元，2013-2019年市场规模年复合增 长率到达20%oCMOS图像传感器厂商位于安防产业链上游。整个产业 链来看，安防产业链涉及上游算法、芯片设计、存储器、图 像传感器等零部件生产，中游软硬件及系统集成、

6、或提供智 能安防运营服务，下游主要应用于城市、学校、医院、轨道交 通、金融等行业。其中上游包括算法、芯片、零部件厂商， 芯片企业可以分为主要分为IPC、DVR、NVR三类，代表厂 商包括星宸科技、富瀚微等企业，零部件厂商如CIS企业代 表厂商如索尼、三星等，中游安防设备软硬件厂商，包括海康 威视、大华股份等企业，下游为终端应用厂商，可以划分为 城市级、行业级以及消费级应用，代表企业包括赛维智能等 企业。数字化集成、网络化和智能化为安防监控的开展方向。 从开展路线来看，安防监控开展历程为3个大的阶段，1970s 的模拟视频监控、1990s开始的数字视频阶段及近几年兴起的 智能网络视频监控阶段。模

7、拟监控阶段的核心设备是磁带录像 机(VCR),数字视频阶段的核心设备是硬盘录像机(DVR), 智能网络视频监控时代没有核心硬件设备，系统变得开放而 分散，使用的设备包括网络摄像机(TPC)、视频编码器(DVS)、网络录像机(NVR)及中央管理平台(CMS)等，目前的实际应用 中，各种类型的产品和系统架构均有一定比例，并均将继续 存在一定时间，但智能网络视频监控系统代表了视频监控技 术未来的开展方向。由于安防监控系统涉及的领域众多，通 常包括视频监控、报警、高压电网、门禁、紧急报警等十多个 子系统，如果子系统之间无法通信将会在出现状况时管理效 率低下，造成人力、物力的浪费，而借助计算机、通信等技

8、 术实现网络互联将会改善现状，这使得视频监控系统的复杂 度提高，对CMOS图像传感器性能的要求也在不断升级，在 低照度光线环境成像、HDR、超高清成像、智能识别等成像 性能方面提出更高的要求。图30:中国智能化安防行业市场规模及预测耕君君祗*德科数据来源：前瞻产业研究院，东北证券安防领域对CIS参数要求复杂。安防监控摄像头通常要 求24小时全天候不间断工作，且能够在低照度光线环境下呈 现清晰的图像，能够高低温工作环境下芯片性能不受影响， 光线比照强烈环境下明暗细节均能呈现等。为此，CIS需要具 备高信噪比、高感光度、超宽动态范围、超高近红外感度及 低功耗等性能，技术要求复杂。预计2025年全球

9、安防监控领域CIS出货量将到达20亿美元。从出货量上来看，根据Frost&Sullivan的数据统计，2020年安防监控领域的CMOS图像传感器出货量为4.1亿颗,市场份额占比约5%,预计2025年将到达8亿颗，预期年复 合增长率将到达13.75%。从销售额来看，2020年销售额为 8.7亿美元，2025年预计将到达20.1亿美元，年复合增长率达 到18.23%。近年来随着国家对电子产业的扶持，本土厂商技 术的不断成熟，国内企业在全球安防监控CMOS图像传感器 市场将得到扩张。2.CMOS行业供给：美日企业占据主导，国内厂商快速 崛起竞争格局集中，细分龙头有所区别全球CMOS图像传感器竞争格局

10、相比照拟集中，CR3占 比超过70%。Sony、Samsung.豪威、格科微在出货量上占 据较高的市场份额，而由于产品单价有所不同，销售额方面 的竞争格局有所差异。以出货量为口径来看，2020年格科微、 Sony、Samsung,豪威科技分别占有 30%、23%、18%、15% 的市场份额，以销售 额为口径统计，2020年Sony、Samsung. 豪威科技、格科微分别占有39%、24%、11%、5%的市场份 额。图35:全球CMOS图像传感器竞争格局（出货量）格科微 sony三皇豪威科技 SK Hvnix其他数据来源：公司招股说明书，东北证券言是不同应用领域竞争格局有所不同。由于CMOS图像

11、传感 器应用领域众多，在不同细分领域竞争格局有所不同。在手 机领域，格科微约22%的市场份额，2020年索尼约24%,三 星19%；在安防领域，索尼在高端安防市场的销售额领先， 市场份额到达25%,思特威市场份额为22%；在机器视觉领 域2020年全球范围内只有思特威、索尼、豪威三家厂商拥有 大规模CMOS图像传感器量产的能力，可到达千万级别的年 度出货量；在汽车电子领域，安森美、索尼、豪威科技2020年度智能车载CMOS图像传感器的出货量市场份额分别为 54%、29%和 8%o国产厂商崛起，不同领域各有千秋手机领域产品覆盖范围较弱，与龙头尚有差距。从像素 覆盖范围来看，目前国内企业中格科微涵

12、盖2MP-8MP,思特 威涵盖2Mp-16MP,豪威科技涵盖IMP-13Mp的产品，相较 于国际巨头三星、索尼等，在产品线齐全度上尚有一定差距。安防领域产品线齐全，国内企业出货量领先。在安防用 CMOS图像传感器领域，从产品数量来看，思特威具有30余 款产品，覆盖100万-800万像素，产品线齐全，核心性能指 标表现较为优异。国内厂商安防领域CIS在技术指标上符合 主流安防领域产品要求，从出货量来看，2020年思特威实现 1.46亿颗CMOS图像传感器出货，出货量位居全球第一。汽车电子领域国内尚处开展期。由于下游智能车的开展, 越来越多的厂商发力车载摄像头业务，但从产品来看，目前 像覆盖范围相

13、对低端，多用于后装摄像头，仍有较大的提升 空间。从市场份额来看，前装车规级芯片市场目前主要由国外 厂商占据，2020年安森美、索尼、豪威科技在车载领域 CMOS图像传感器市场份额分别为54%、29%、8%o前装车 载电子市场开拓难点和竞争壁垒主要在于车规级摄像头用户的切入，其对于产品可靠性、法律法规行业标准等均有较高要 求，因此认证过程较长，通常需要7-8个月的认证周期。图36:全球CMOS图像传感器竞争格局（销售额） Sony三星豪威科技 格科微 SK Hvnix其他数据来源：公司招股说明书，东北证券背照式结构逐渐取代前照式成为CMOS图像传感器主流。 从结构上来看，根据感光元件安装位置的区

14、别可以将CMOS 图像传感器分为前照式结构(FSI)和背照式结构(BSI), 其中背照式是将光电二极管置于金属配线层之前。相较于前照 式结构，背照式增加了单位像素的受光量，传感器灵敏度有 明显改善，但是制作工艺涉及晶圆的正面反面从而变得复杂, 对生产工艺要求加大，且会带来可靠性退化的问题。随着技 术的开展，目前出现堆栈式CMOS传感器，其将像素区域与 处理电路分隔开，分别置于上下两层，从而能够针对性的优 化，对于像素局部进行画质优化，电路局部进行速度优化。 但由于生产过程更加复杂，本钱昂贵，堆栈式多用于高端手 机、数码相机、机器视觉等领域。图17:堆栈式CMOS图像传感器结构图(1)非堆栈式(

15、1)非堆栈式(2)堆栈式数据来源：公开资料，东北证券勿免管是CMOS图像传感器向着高像素、高帧率、高成像效果发 展。CMOS图像传感器的核心参数包括像素、帧率、成像效 果，不同应用领域对于技术指标的要求有不同侧重。应用于 手机领域时，通常需要超高的像素，分辨率、清晰度、美观度 等，应用于安防监控领域时，由于摄像机通常工作在高温、 昏暗等苛刻的环境条件下，通常需要产品具有较高的信噪比, 量子效率等，能够满足极端工作条件下的要求。在汽车电子 方面由于隧道等环境的限制，需要产品具有较高的LED闪烁 抑制技术，较高的帧率满足环境的快速变化，在新兴的应用 领域如机器视觉方面，那么对不同的产品有不同的定制

16、化需求。应用场景广泛，全球销量出货量保持较高增长 全球CMOS图像传感器销售额与出货量保持较高增长。根据Frost&Sullivan统计，全球CMOS图像传感器销售额从 2016年的94.1亿美元快速增长至2020年的179.1亿美元，期 间年复合增长率为17.5%,预计2021-2025年间将保持11.9% 的年复合增长率，2025年全球销售额预计可达330.0亿美元。 从出货量上来看，2016年至2020年，全球CMOS图像传感 器出货量从41.4亿颗快速增长至77.2亿颗，年复合增长率 16.9%o预计2021年至2025年，全球CMOS图像传感器的出 货量将继续保持8.5%的年复合增长

17、率，2025年预计可达 116.4亿颗。智能手机为CIS下游最大应用场景，汽车电子、机器视 觉等新兴领域快速增长。CMOS图像传感器主要应用市场包 括智能手机、安防监控、汽车电子、机器视觉等方面。根据 Frost&Sullivan的数据统计，销售额来看，智能手机为其最大 的应用市场，2020年占比为78.5%,汽车电子占比约10%, 安防占比约4%。随着下游需求的改善，未来应用占比将有所 变化，预计2024年下游手机需求占比下降为69%,汽车电子 那么提升至14%,安防领域占比将提升至8%。图20: 2019年CIS市场下游应用格局汽车,10%1%3%手机其他消费电子安防汽车工业医疗及其他数据

18、来源：Frost&Sullivan,东北证券当条管是新兴领域：快速扩张市场，车载CIS量价齐升新兴市场增长率高于全球CIS增长率。近年来随着5G、 VR/AR、机器视觉、汽车电子的开展，给CMOS图像传感器 带来新的增长动力。据Frost&Sullivan预计，2020-2025年安 防监控细分市场出货量年复合增长率预期将到达13.8%；汽车 电子市场预期出货量年复合增长率将到达18.9%；新兴机器 视觉领域年复合增长率更将到达45.6%o细分市场的预期增 长率均高于CMOS图像传感器的整体增长率。(1)车载领域：不同功能的车载摄像头用量不同。按照 功能来划分，车载用摄像头可以分为观察用摄像头

19、和感知用 摄像头，观察用摄像头主要功能为拍摄周围环境帮助驾驶员进 行行车判断，感知用摄像头主要将拍摄的影像进行识别提取从 而对车辆的行驶进行干预。此外，根据摄像头安装的位置可 以分为环视、前视、后视及舱内摄像头。产品要求与法律法规构成车规级产品两道门槛。由于消 费电子与汽车电子使用环境的差异，汽车产品通常需要具备 更高的可靠性和稳定性，在功率、过载、耐压、绝缘等方面 要求更加严苛。如温度方面，消费电子一般标准为0-60C, 而汽车电子至少需要-40-85C,不同方面标准的差异使得车规 级产品比消费级产品更难。此外，汽车行业具有健全严苛的 法律法规，行业协会或标准化组织也制定大量行业规范来约 束

20、企业，相关产品的上下游企业遵循ISO/TS16949质量管理 体系，相较于消费电子通常需要遵循的IS09000标准规范， ISO/TS16949针对性更强，质量把控更加严格，例如需要以 零缺陷为目标等。企业即便已获得IS09000并获得认证，要 再获得IS O/TS16949质量认证仍需要漫长的时间。图22:车载用摄像头示意图摄像头数据来源：招股说明书，东北证券车载摄像头的五大技术要求。一是更高的动态范围 (HDR),汽车CIS的动态范围要超过120dB,通常在120- 140dB之间，从而能够在隧道等光线昏暗的情况下看清路 况, 而一般的手机摄像头动态范围通常在60dB左右。二是LED 灯闪

21、烁抑制，LED灯往往以肉眼无法识别的频率(90Hz)进行 闪烁，对于快门时间更短的CMOS图像传感器而言，LED闪 烁往住会引起AI系统误判。三是工作的温度范围更加苛刻， 车载摄像头连续工作时间较长，工作环境相较于手机用产品更 加恶劣多变，车载摄像头测试需要在水中浸泡数天，以及 1000小时以上的温度测试，要能够适应零下4(FC-零上105 的温度范围。四是对于低照的极高要求，为了提高夜间行驶的 平安性，要求汽车摄像头具有较强的感光能力，夜视功能将 成为车载摄像头的标配。五是高像素趋势。随着智能驾驶自动化程度升级，摄像头像素也逐步升级，从IMP开展至8Mp 等，有助于扩大检测范围。(2)机器视觉：机器视觉对全局快门技术提出高要求。 机器视觉主要指通过计算机等设备使机器具有类似人类的“观 察”和“认知”能力，这个过程通常需要人工智能、计算机科学、 图像处理和模式识别等多学科配合完成。从应用场景来看，目 前在机器视觉领域内的可分为工业机器视觉应用，例如产线 检测、不良品筛检、自动化流水线运作等，以及消费级机器 视觉应用如无人机、扫地机器人、AR/VR等。机器视觉的应 用对CMOS图像传感器的性能提出更高的要求，例如