2022年CIS行业市场空间及竞争格局分析

1、2022年CIS行业市场空间及竞争格局分析1. 技术演进：CMOS 成为主流图像传感器CMOS 图像传感器逐步占据市场主导地位。在摄像头模组中，图像传感器决定 着摄像头的成像品质以及其他组件的结构和规格，CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）图像传感器和 CCD（Charge-Coupled Device）图像传感器 是当前主流的两种图像传感器。其中 CCD 电荷耦合器件集成在单晶硅材料上，像素 信号逐行逐列依次移动并在边缘出口位置依次放大，而 CMOS 图像传感器则被集成 在金属氧化物半导体材料上，每个像素点均带有信号放大器，像素信号可以直

2、接扫描 导出，即电信号从 CMOS 晶体管开关阵列中直接读取，不需要逐行读取。从 20 世纪 90 年代开始，CMOS 逐步取代 CCD 占据市场主导地位，CMOS 图像传感器的优势 包括：1）成本层面上，CMOS 图像传感器芯片一般采用适合大规模生产的标准流程 工艺，在批量生产时单位成本远低于 CCD；2）尺寸层面上，CMOS 传感器能够将图 像采集单元和信号处理单元集成到同一块基板上，体积得到大幅缩减，适用于移动设 备和各类小型化设备；3）功耗层面上，CMOS 传感器相比于 CCD 保持着低功耗和 低发热的优势。CMOS 图像传感器根据感光元件安装位置可分为：前照式结构（FSI）、背照式

3、结构（BSI）。1）前照式结构为 CMOS 图像传感器传统结构，即自上而下的五层结 构，分别是透镜层、滤色片层、线路层、感光元件层和基板层。光从正面入射时，采 用 FSI 结构的 CMOS 图像传感器需要光线经过线路层的开口后到达感光元件层进行 光电转换。前照式结构的主要优点是工艺条件较易实现、制造成本较低，存在较大的 局限性：随着像素尺寸变小，可接收的入射光量下降，金属布线反射和吸收的损耗在 线路层变得愈发严重，极大限制传感器的整体性能；2）背照式结构 CMOS 图像传感 器将感光元件位置更换至线路层上方，感光层仅保留部分逻辑电路。采用背照式结构 光线可从背面入射直接到达感光元件层，电路布线

4、阻挡和反射等因素带来的光线损耗 大幅减少。与前照式相比，背照式感光效果显著提升，但设计和工艺难度均较大且成 本较高。CMOS 图像传感器根据快门曝光方式不同分为：卷帘快门（RS，Rolling Shutter） 和全局快门（GS，Global Shutter）。1）卷帘快门通过控制光敏元逐行或逐列进行 曝光来扫描完成所有像素单元的曝光。在感光度和低噪声成像上较全局快门有一些优 势，但需要足够的曝光时间，适合远距离拍摄静止或移动速度较慢的对象；2）全局 快门图像传感器可使全部光敏元像素点在同一时间接收光照，是高速摄影等应用场景 下的最佳快门方式，在需要实时进行精准的影像捕捉以及识别的场景（例如快

5、速行驶 的汽车车牌、无人机飞行时的避障系统等），全局快门传感器已经成为首选。公司产品覆盖前照式结构 FSI-RS 系列产品、背照式结构 BSI-RS 系列产品，以及擅长捕捉高速运动影像的全局快门 GS 系列产品：1）FSI-RS 系列：应用 FSI 工艺和像素技术的卷帘快门产品，在低照度情况下 能保持优质的成像性能。由于具有较高的感光度、信噪比、以及较低的噪声 及暗电流，FSI-RS 系列产品在安防监控摄像头、全景摄像头、智能家居摄像 头、智能车载行车记录仪、视频会议系统摄像头等光照环境相对稳定、被拍 摄物体运动速度相对较慢的场景中受到广泛应用；2）BSI-RS 系列：应用 BSI 工艺和像素

6、技术的卷帘快门产品，成像感光度及品 质较相同规格的 FSI-RS 产品更优，在超低照度下的成像性能出色。由于具 有感光度和量子效率更高、感光角度更广、像素串扰更低、成像品质更高的 优点，BSI-RS 产品在高端安防监控系统、智能车载环视及后视摄像头、手 机、平板电脑、智能可穿戴设备等于光照条件相对复杂、对监控画面质量要 求较高的场景中受到广泛应用；3）GS 系列：采用全局快门的图像传感器，单帧成像速度优于卷帘快门，在拍 摄高速移动的物体时对真实影像效果的还原度高，使得后续图像处理不受图 像畸变的干扰。GS 系列产品用全局曝光取代逐行曝光，行业中同类型产品 多使用 FSI 传统结构作为全局曝光的

7、技术路线，公司通过技术突破，在 GS 系列产品中拥有 BSI 结构的全局快门 CMOS 图像传感器芯片，搭配高速低 噪声多行列并行和移位读出、全局快门架构下的 HDR 像素设计和高温场景下暗电流优化等核心技术，该产品在无人机、扫地机器人、工业相机、人脸 识别摄像头、驾驶员监测摄像头、ETC 卡口摄像头、智能交通违章监摄等不 同应用领域均有广泛应用。2. CIS市场空间：下游需求高增，AIoT 带来增量全球 CIS 市场保持快速增长。得益于多摄手机的广泛普及和安防监控、智能车 载摄像头和机器视觉的快速发展，CIS 的整体出货量及销售额随之不断扩大。根据 Frost&Sullivan 数据，全球

8、CIS 出货量从 2016 年的 41.4 亿颗增长至 2020 年的 77.2 亿颗，4 年 CAGR 为 16.9%，预计 2025 年将达到 116.4 亿颗，2021-2025 年 CAGR 为 8.5%；全球 CIS 销售额从 2016 年的 94.1 亿美元增长至 2020 年的 179.1 亿美 元，4 年 CAGR 为 17.5%，预计 2025 年将达到 330 亿美元，2021-2025 年 CAGR 为 11.9%。手机存量时代，摄像头规格升级维持增长。根据 IDC 数据，全球智能手机出货 量在 2012-2015 年呈现快速增长后增速放缓，并在 2018 年首次出现负增

9、长，智能 手机进入存量竞争时代。伴随着智能手机行业进入存量竞争时代，手机功能创新成为 手机厂商保持竞争力的关键因素。手机光学方面，摄像头专业化需求促使手机厂商持 续进行镜头功能的创新，镜头多摄、高像素、光学防抖、光学变焦等成为镜头热门功 能。受益于多摄像头方案的渗透率不断提升，单机搭载的摄像头数量持续上升，直接 带动 CIS 需求增加。根据 Frost&Sullivan 数据，2020 年全球智能手机 CIS 出货量和 销售额分别为 60.6 亿颗和 124.1 亿美元，预计 2025 年智能手机 CIS 出货量和销售 额将分别达到 85 亿颗和 204 亿美元。多因素驱动安防 CIS 市场规

10、模扩张。1）各级政府近年来对安防建设的重视让我 国成为全球最大的安防视频监控产品制造地和全球最重要的安防监控市场之一，国 内安防市场对包括 CMOS 图像传感器在内的安防监控产品的需求也由一线城市延伸 至二、三线城市及农村地区；2）从技术角度看，闭路电视监控系统过去经历了录像 带录像机（VCR）和数字视频录像机（DVR）时代，迈到如今网络视频录像机（NVR） 阶段，视频监控系统的复杂度逐步提高，对 CMOS 图像传感器性能的要求也在不断 升级，对于 CMOS 图像传感器在低照度光线环境成像、HDR、高清/超高清成像、智 能识别等成像性能方面提出了更高的要求；3）在人工智能、物联网和 5G 等新

11、一代 技术的驱动下，安防行业不再局限于传统公共场所视频监控，出现了智能监控、智能 猫眼、智能可视门铃等多种家庭视觉产品，安防产品逐步发展为以视频监控技术为核 心的智能化、网联化产品。新技术革命下，应用领域不断外延，智能安防开始涵盖集 中性城市项目、碎片化小型项目以及向居民个人应用场景渗透，越来越多细分应用领 域的出现，为安防行业带来新的增长空间，进而驱动光学镜头市场的增长，安防行业 进入“泛安防”时代。根据 Frost&Sullivan 数据，2020 年全球安防监控 CIS 出货量 和销售额分别为 4.2 亿颗和 8.7 亿美元，预计 2025 年出货量和销售额将分别达到 8 亿颗和 20.

12、1 亿美元，2021-2025 年 CAGR 分别为 13.6%和 16.8%。智能化进程加速，车载 CIS 量价齐升。根据工信部数据，2020 年国内 L2 级智 能汽车渗透率达到 15%，2021 年 L2 级智能汽车渗透率为 20%，汽车智能化进程进 入快车道。ADAS（Advanced DriverAssistance System，高级驾驶辅助系统）是实 现辅助驾驶到完全自动驾驶的桥梁，是 L0-L2 辅助驾驶阶段的关键技术，ADAS 主 要通过车载传感器实现对车辆周围信息的采集，帮助车辆实现各种辅助驾驶功能，作 为 ADAS 系统必备传感器，车载摄像头使用量将在智能化进程中显著增加

13、，进而带 动车载 CIS 高增。根据 TSR 数据，2020 年全球汽车平均搭载摄像头的数量为 2.1 颗，预计 2025 年将达到 5.5 颗。相比于手机 CIS，汽车 CIS 在低照度敏感、高动态 范围和 LED 灯闪烁抑制（LFM）等性能有更高要求，价值量也更大。由于汽车行业 对于零部件质量管控严格，车载 CIS 还存在一系列认证环节，认证周期长也增加了 进入车载 CIS 市场的难度。根据 Frost&Sullivan 数据，2020 年全球车载 CIS 出货量 和销售额分别为 4 亿颗和 20.2 亿美元，预计 2025 年出货量和销售额将分别达到 9.5 亿颗和 53.3 亿美元，2

14、020-2025 年 CAGR 分别为 18.9%和 21.4%。AIoT 和 5G 为机器视觉注入活力。机器视觉指的是通过计算机、图像传感器及 其他相关设备模拟人类视觉功能的技术，以赋予机器“看”和“认知”的能力。从使用场 景来看，随着 AI 和 5G 技术的商用落地，机器视觉不再局限于传统的工业中的应用 （主要包括产线检测、不良品筛检、条码识别、自动化流水线运动等），新兴下游应 用市场不断涌现，包括无人机、扫地机器人、AR/VR 等，为机器视觉行业发展注入 新活力，同时对图像传感器的技术水平也提出了更高的要求。在机器视觉新兴应用领 域中，全局快门的应用广度与深度都在迅速提升。全局快门 CM

15、OS 图像传感器每个 像素处都增加了采样保持单元，使得所有像素可以同时捕获图像，从而避免了在高速 拍摄场景下因每行像素曝光时间差异而形成的“果冻效应”，而卷帘快门 CMOS 图像 传感器难以避免“果冻效应”，因此全局快门技术是众多新兴机器视觉应用领域内的必 要核心技术，应用前景广阔。根据 Frost&Sullivan 数据，全球新兴领域全局快门 CIS 出货量从 2018 年的 1100 万颗增长至 2020 年的 6000 万颗，预计 2025 年将达到 3.92 亿颗，5 年 CAGR 为 27.6%。3. CIS行业竞争格局：行业集中度高，安防领域有优势全球 CIS 市场：国外厂商主导，

16、CR5 超过 80%。全球 CIS 市场呈现头部龙头垄 断局面，根据华经产业研究院数据，以出货量口径计算，2020 年 CR5 供应商合计占 据 96%的市场份额，其中格科微以 20.4 亿颗位居全球第一；以销售额计算，2020 年 索尼占有 39.1%的市场份额，CR5 为 83.3%。根据 Counterpoint 预测，2022 年全 球 CIS 市场将达到 219 亿美元，索尼占有 39.1%的市场份额，其次是三星（24.9%）、 豪威科技（12.9%）、格科微（4.7%）、安森美（4.5%）、海力士（3.5%）、意法半导 体（2.5%）和思特威（2.3%），CR5 为 86.1%。安

17、防领域：领先的 CIS 供应商。根据 Frost&Sullivan 数据，2020 年公司实现 1.46 亿颗 CMOS 图像传感器出货，位居全球第一。从市场份额来看，2020 年以出 货量计算的市场份额为 34.95%，位居全球第一；2020 年以销售额计算的市场份额 为 22.18%，位居全球第三。从高端安防市场来看，由于索尼应用于高端安防市场的 CMOS 图像传感器单价较高，仍然占据销售额领先的地位，按销售额计算的市场份 额达到 24.82%。公司积极推动高端安防 CIS 产品的国产替代，面向高端安防市场的 产品在技术上已经可以对标国外高端产品，在国产自主可控的大背景下，下游企业也 将考

18、虑在产品性能类似的条件下切换国内供应商的可能性，我们看好公司在安防领 域的销售额增速将高于出货量增速，实现更高的市场占有率。机器视觉：有望成为龙头企业。由于全局快门技术在经济和技术层面上瓶颈，直 至 2018 年才实现大面积商用。在新兴机器视觉领域全局快门产品中，2020 年全球 新兴领域全局快门 CMOS 图像传感器出货量为 0.60 亿颗。按出货量排名，前三家新 兴领域全局快门 CMOS 图像传感器企业依次为思特威、豪威科技和索尼。 前三名市 场份额合计为 88.7%，其中思特威实现 2500 万颗 CMOS 图像传感器出货，市场份 额为 41.7%。在新兴机器视觉领域快速发展的大背景下，公司有望通过前期的全局快门 CMOS 图像传感器技术积累迅速占据市场份额，成为细分领域龙头。智能手机：寡头垄断，CR3 超过 80%。根据华经产业研究院数据，2020 年全球 智能手机 CIS 市场