國(guó)產(chǎn)CMOS傳感器又一春？

在如今手機(jī)產(chǎn)業(yè)大興，智能家居、人工智能、自動(dòng)駕駛等行業(yè)前景光明而市場(chǎng)規(guī)模誘人的背景下，CMOS傳感器市場(chǎng)正在快速成長(zhǎng)。

最近，國(guó)產(chǎn)CMOS公司頻頻傳來(lái)好消息。思特威推出了其首顆基于22nm工藝的50MP（5000萬(wàn)像素）超高分辨率1.0μm像素尺寸圖像傳感器新品SC550XS，像素尺寸僅為1.0μm；豪威科技在1月份宣布研發(fā)出全球最小的0.56μm像素技術(shù)。

CMOS領(lǐng)域上，中國(guó)一直在突破。

這個(gè)領(lǐng)域中國(guó)出貨量第一？

CMOS芯片由感光像素單元和邏輯處理單元組成，前者將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，后者將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。從攝像頭的成本占比來(lái)看，圖像傳感器是成本占比最高的部分，占比達(dá)到52%，是影響成像的最核心要素之一。

2020年，全球CMOS圖像傳感器出貨量為77.2億顆，按銷售額計(jì)市場(chǎng)規(guī)模為179.1億元。按出貨量排名，全球前十家CMOS圖像傳感器企業(yè)中有三家中國(guó)企業(yè)，分別是格科微電子、豪威、思特威。而格科微出貨量 20.4 億顆，位列全球市場(chǎng)第一。

從出貨量來(lái)看，已成為全球出貨第一的格科微一處在相對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位。這個(gè)成績(jī)看似足夠驚人，但賺的都是辛苦錢。

在圖像傳感器領(lǐng)域，CCD傳感器最早出現(xiàn)在1990s年代，而CMOS的時(shí)代則是2000年前后才開啟，之后才逐步在民用消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品領(lǐng)域取代CCD成為主流。由于我國(guó)早期錯(cuò)過(guò)了CCD 的機(jī)會(huì)，近幾年發(fā)展的CMOS圖像傳感器在技術(shù)積累上，本土CIS廠商并不占優(yōu)勢(shì)。

從市占率來(lái)看，全球前十家企業(yè)占據(jù)94.2%的市場(chǎng)份額。前十家里的前三家，索尼、三星、豪威，就占據(jù)了接近80%的市場(chǎng)份額。雖然出貨量世界第一，但在實(shí)際利潤(rùn)上，格科微依然排不上名號(hào)。

CMOS圖像傳感器技術(shù)主要存在高像素、高幀率、高成像效果（如高信噪比、低照度及動(dòng)態(tài)環(huán)境感知等）這三個(gè)發(fā)展方向，其中總像素?cái)?shù)為決定CMOS圖像傳感器成像質(zhì)量最為關(guān)鍵的因素，是CMOS圖像傳感器性能的核心指標(biāo)；在總像素?cái)?shù)相同的前提下，其他參數(shù)對(duì)產(chǎn)品最終的成像效果起到了重要影響。

從全球圖像傳感器市場(chǎng)看，國(guó)內(nèi)企業(yè)在低端產(chǎn)品份額領(lǐng)先，國(guó)外企業(yè)則占領(lǐng)高端市場(chǎng)。格科微的業(yè)務(wù)特色是CMOS 圖像傳感器+顯示驅(qū)動(dòng)芯片，其瞄準(zhǔn)智能手機(jī)市場(chǎng)，主要是 800萬(wàn)像素以下產(chǎn)品。與索尼、三星動(dòng)輒1億、1.5億像素的CMOS傳感器相比處于弱勢(shì)。

但在攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點(diǎn)中，圖像傳感器成本占比高、毛利率較高、且國(guó)產(chǎn)替代空間非常大。

電動(dòng)汽車的興起迎來(lái)CMOS第二春

車載攝像頭是指安裝在汽車上以實(shí)現(xiàn)各種功能的光學(xué)鏡頭，主要包括內(nèi)視攝像頭、后視攝像頭、前置攝像頭、側(cè)視攝像頭、環(huán)視攝像頭等，主要應(yīng)用于倒車影像（后視）和360度全景（環(huán)視）。

未來(lái)5年，隨著新能源車的普及以及自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)車載CIS銷售額將以超33%的CAGR提升，而中國(guó)作為智能汽車最主要的制造及消費(fèi)市場(chǎng)，其增速預(yù)計(jì)將快于全球。單車搭載攝像頭數(shù)量提升將驅(qū)動(dòng)CIS出貨量增長(zhǎng)，根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，全球汽車攝像頭搭載量有望從2019年1.6顆增長(zhǎng)至2025年3.2顆。

汽車或?qū)?huì)成為繼手機(jī)之后公司的第二大業(yè)務(wù)市場(chǎng)。

對(duì)于汽車市場(chǎng)，圖像傳感器市場(chǎng)的發(fā)展不只是來(lái)自車載攝像頭數(shù)量增加，更得益于汽車越來(lái)越多地標(biāo)配倒車影像以及自動(dòng)駕駛普及進(jìn)而對(duì)傳感器的解析度提出的更高要求。

車載CIS市場(chǎng)中市場(chǎng)參與者較少，競(jìng)爭(zhēng)格局屬于少數(shù)玩家壟斷的市場(chǎng)。根據(jù)2019年的數(shù)據(jù)，安森美占據(jù)龍頭地位，市場(chǎng)占有率高達(dá)60%，而國(guó)產(chǎn)廠商豪威（韋爾半導(dǎo)體）在未來(lái)有趕超趨勢(shì)。

豪威在2004年進(jìn)入車載CIS市場(chǎng)，2005 年即開始量產(chǎn)第一顆車用圖像傳感器，歷史積累深厚。

豪威在汽車 CIS 細(xì)分市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位。目前豪威產(chǎn)品線齊全，旗下汽車CIS產(chǎn)品覆蓋30萬(wàn)-830萬(wàn)像素產(chǎn)品線，能滿足產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)的倒車雷達(dá)影像、行車記錄儀擴(kuò)展到電子后視鏡、360度全景成像、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、駕駛員監(jiān)控(DMS)等領(lǐng)域。

豪威公司在3月16日在互動(dòng)平臺(tái)表示，公司車載800萬(wàn)像素CIS已于2021年研發(fā)完成，目前產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付，并已在較多車型方案上獲得導(dǎo)入，數(shù)量及價(jià)值量穩(wěn)步提升。

而老玩家索尼和三星則是車載CIS領(lǐng)域的后來(lái)者。索尼在2015年宣布進(jìn)入車載CIS市場(chǎng)，三星則到2021年才進(jìn)軍車載CIS市場(chǎng)，明顯起步較晚。

電動(dòng)汽車的興起帶來(lái)了CIS的又一春，國(guó)產(chǎn)CIS廠商正抓住這個(gè)機(jī)會(huì)恣意生長(zhǎng)。

傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)業(yè)務(wù)手機(jī)CIS的發(fā)展

近年來(lái)手機(jī)創(chuàng)新逐漸放緩，但影像升級(jí)依舊是形成差異化的主賽道，而CIS是決定拍攝效果的核心零部件之一。

從“量”來(lái)看，短期內(nèi)廠商三攝/四攝方案出現(xiàn)一定分化，單機(jī)搭載顆數(shù)保持提升。小米、OPPO、vivo等國(guó)產(chǎn)安卓品牌部分機(jī)型出現(xiàn)降規(guī)（四攝降三攝）趨勢(shì)，但三攝及以上方案總體滲透率仍不斷提升。

根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2020年至2021年全球智能手機(jī)單機(jī)平均搭載鏡頭顆數(shù)從3.43顆逐季度提升至3.6顆，保持穩(wěn)定上升態(tài)勢(shì)。

從“質(zhì)”來(lái)看，大像面、高像素仍為提升拍照性能的主要因素。由于同等條件下CIS像素層面積越大，成像質(zhì)量越好，因此大像面逐漸成為旗艦機(jī)型追求的方向。

許多安卓手機(jī)廠商開始追求應(yīng)用成熟CMOS，使用已發(fā)布過(guò)一段時(shí)間的CMOS。例如，小米12/12X使用的索尼IMX766并非是最新款COMS，最早搭載的機(jī)型是2020年年末發(fā)布的OPPO Reno 5 Pro。

在格科微的業(yè)務(wù)發(fā)布會(huì)上，格科微也表示戰(zhàn)略聚焦在手機(jī)CIS，手機(jī)部分2-5MP市占率達(dá)到7成左右，毛利率高、出貨量大，目前公司手機(jī)CIS毛利在25%-30%。

但是，智能手機(jī)出貨量放緩，且手機(jī)銷量存在淡旺季。Omdia全球2021第二季度智能手機(jī)出貨量數(shù)據(jù)顯示，第二季度全球出貨量前十手機(jī)廠商中，有七家廠商的出貨量同比第一季度出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。

中國(guó)CMOS破局之法

在CMOS領(lǐng)域，我國(guó)起步較晚，但相較于國(guó)際巨頭，本土廠商更能夠緊貼行業(yè)客戶的需求，依托自主核心技術(shù)擴(kuò)大市場(chǎng)份額并向中高端市場(chǎng)滲透。

思特威以安防應(yīng)用作為市場(chǎng)切入點(diǎn)，以更高感度、更高信噪比、更高靈敏度、更優(yōu)異低光照性能作為核心需求，在人工智能、智能感知和機(jī)器視覺(jué)等領(lǐng)域進(jìn)行了布局。

憑借著背照式全局曝光技術(shù)和低照全彩的安防應(yīng)用思特威電子快速搶占了全球安防監(jiān)控CMOS圖像傳感器市場(chǎng)的頭把交椅。自主研發(fā)的SmartPixel-2™技術(shù)，DSI像素技術(shù)的成像性能較第一代所采用的FSI技術(shù)具有顯著提升，更是讓靈敏度提升2倍，暗電流減少5倍，信噪比顯著提升。

最近，思特威推出了其首顆基于22nm工藝的50MP（5000萬(wàn)像素）超高分辨率1.0μm像素尺寸圖像傳感器新品——SC550XS。新品采用先進(jìn)的22nm HKMG Stack工藝制程，搭載思特威SmartClarity-2成像技術(shù)，以及SFCPixel與PixGain HDR專利技術(shù)，擁有出色的成像性能。

另外，格科微電子則一直深耕于手機(jī)。目前格科微主要提供QVGA（8萬(wàn)像素）至1300萬(wàn)像素的CMOS圖像傳感器和分辨率介于QQVGA到FHD之間的LCD驅(qū)動(dòng)芯片，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于手機(jī)領(lǐng)域。

并且，格科微12英寸CIS集成電路特色工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目進(jìn)展順利，ASML光刻機(jī)等部分設(shè)備已如期進(jìn)廠，預(yù)計(jì)該項(xiàng)目年底達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)。

而比亞迪微電子則主要專注于智能穿戴及低像素市場(chǎng)。自主研發(fā)的一款1/15英寸8萬(wàn)像素的CMOS圖像傳感器，產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用CMOS及2.5um 4T像素技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最大輸出為240×320，最大幀率為 30fps圖像的功能。

自2020年4月推出以來(lái)，BF30A2銷售量已遙遙領(lǐng)先，申請(qǐng)專利近60項(xiàng)，廣泛覆蓋手機(jī)、智能穿戴、醫(yī)療設(shè)備等多元化領(lǐng)域，在穿戴市場(chǎng)份額達(dá)85%。

2019年工信部就批準(zhǔn)了核高基重大專項(xiàng)“8K超高清圖像傳感芯片及系統(tǒng)應(yīng)用”，由長(zhǎng)光辰芯領(lǐng)頭，浙江華睿、深圳大疆等參與，研發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4K、8K高清CMOS芯片，力求打破日本的壟斷。

在客戶合作方面，國(guó)產(chǎn)CMOS廠商近兩年在原有的歐美系主流汽車品牌合作基礎(chǔ)上，大量地導(dǎo)入到了國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)汽車品牌及造車新勢(shì)力的方案中。

緊貼客戶需求發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，隨著汽車行業(yè)新趨勢(shì)的到來(lái)，隨著汽車行業(yè)的新趨勢(shì)的到來(lái)，國(guó)產(chǎn)替代和全球領(lǐng)先并進(jìn)，CIS芯片有望迎來(lái)新格局。