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中國CMOS圖像傳感器如何突圍?

2019-10-10 09:11 半導體行業觀察

導讀:整體看來,我國本土CIS與國際巨頭相比仍然存在著一些差距。但是,本土CIS廠商可以利用新興領域市場在中國的發展熱潮,來搶占未來CIS的發展機會。

在最初的數碼相機上,圖像傳感器得到了發展,而后逐漸延伸到了手機、安防、汽車等眾多領域。在這個過程中,促生了一批致力于CMOS圖像傳感器的廠商,并形成了一些CIS巨頭。

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圖片來自“Unsplash”

在影像需求日益強勁的今天,圖像傳感器作為這其中的重要元件,也受到市場眾多企業的重視。在最初的數碼相機上,圖像傳感器得到了發展,而后逐漸延伸到了手機、安防、汽車等眾多領域。在這個過程中,促生了一批致力于CMOS圖像傳感器的廠商,并形成了一些CIS巨頭。

在這種情況下,本土CIS廠商的發展情況如何?

日韓掌控下的圖像傳感器市場

據美國集成電路研究調查公司統計顯示,CMOS圖像傳感器的市場最近6年保持年均10%以上增長。另據IC Insights 預期,2019 年CIS銷售額將成長 9%,達到 155 億美元的歷史新高水平,隨后在 2020 年預期成長 4%,達到 161 億美元。預測在 2018 至 2023 年期間,CIS的銷售額復合年成長率(CAGR) 將達到達 8.7%。

從全球CIS市場份額來看,日韓在該領域上掌握著絕大部分的市場份額。近日,日經中文援引iHSMarket的數據稱,目前全球CMOS圖像傳感器價值已達120億美元,同比增長5.1%。其中索尼的市場份額達到了50.1%,盡管同比下滑了1.8%,但依然控制了全球一半的市場份額。排在第2位的韓國三星電子(20.5%)與索尼之間的差距依然巨大。

傳感器

據EEimes的報道顯示,索尼在圖像傳感器市場的成就來自于2010年,索尼做出的一個決定——2010年9月,索尼宣布計劃在索尼半導體九州公司的熊本技術中心投入400億日元,為“Exmor”和“Exmor R”CMOS圖像傳感器擴增產量。同年年底,索尼宣布在長崎技術中心投入1000億日元擴產。

這項計劃包括投入到,從東芝收購的半導體制造設備,以及將部分設備翻新為新的晶圓產線,借由“專利技術實現索尼CMOS圖像傳感器的差異化競爭”。按照這個發展路線圖,索尼在2011年就受到了蘋果的青睞,并一直保持至今。2015年,索尼以1.55億美元收購東芝圖像傳感器業務,至此,索尼在CIS的霸主地位就成型了,并涉及了汽車、安防、工業等眾多高端領域應用。

近兩年來,在半導體領域格外活躍的三星,也開始試圖搶占索尼占有的CIS市場份額。而這主要體現其CIS在消費電子市場的表現,據韓媒報道,近日,三星宣布,將打破“1億像素”的壁壘,批量生產1.08億像素的移動式圖像傳感器“ISOCELL Bright HMX”。自今年5月推出6400萬像素產品后,短短3個月,再次將像素數增至1.6倍以上。在早些時間,三星還與小米進行了合作,試圖在相機上發力。

集成電路設計業

目前,在CMOS圖像傳感器領域排名第三位的是我國本土CIS企業豪威科技,豪威科技十分注重車載CMOS傳感器應用領域,據相關數據顯示,在車載圖像傳感器領域,其市占率高于索尼。

根據魏少軍教授在第三屆“芯動北京”中關村IC產業論壇高峰論壇中發布的數據顯示,豪威科技在2018年的營收已達100億元。同時,據公開資料顯示,韋爾股份(603501)并購豪威科技已于2019年6月過會。在韋爾股份于今年8月30日發布的中報數據顯示,豪威科技在2019年上半年度(1—6月),營收為42億元。

聯營企業

由上述消息來看,除索尼CIS涉及的領域較廣以外,其他廠商都有他們專注的特定領域。由此,也不難看出這些廠商試圖通過特定市場的發展,來搶占現有或未來的市場份額。

反觀我國,在早期的發展,我們錯過了CCD的機會,而CMOS圖像傳感器也是從近幾年才開始得到發展。因而,在技術積累上,本土CIS廠商并不占優勢。但是,通過近兩年來相關政策對半導體行業的支持,使得CIS也得到了發展,并出現了一些后起之秀。

除上文提到的豪威科技以外,本土CIS廠商還包括了,營收僅次于豪威科技、出貨量領先的老牌本土CIS廠商格科微;有著以低照全彩的安防應用和背照式全局曝光進入CIS市場的思特威;也包含了在安防領域表現優異的思比科;還有在智能穿戴及低像素市場成績斐然的比亞迪微電子。

結合上述國內外的發展情況來看,CIS廠商都針對自身優勢,在某個領域上取得了成績。那么,將目光放長遠些,又有哪些市場領域,將帶給CIS明日之光?

圖像傳感器的破局點

通過近幾年來,CIS的表現來看,CIS在眾多特定的市場領域上迸發了活力。其中,手機市場也是促使CIS快速發展的市場之一。加之近些年來伴隨著手機攝像頭數目的增加,使得CIS熱度不減。據麥姆斯咨詢介紹,2017年圖像傳感器的主要發力點在于手機領域迅速采用雙攝像頭。另外,手機前置雙攝像頭也有進展,主要應用是生物識別,人臉識別和虹膜識別。

同時,在手機繼續向前發展的過程中,我們也不難發現,手機攝像頭的增多和越來越豐富的生物識別技術正在被應用到我們的手機當中,甚至可以作為手機的特色來面向廣大消費者。由此可見,手機廠商之間的競爭和差異化與CMOS圖像傳感器密切相關。

從手機方面來看,據MEMS的報道顯示,手機攝像頭中的CMOS圖像傳感器芯片一直由日本在引領市場,但是在2018年,格科微電子在此取得了重大突破,成功量產1.12um大底1300萬像素圖像傳感器,打破日本多年的技術封鎖。

有相關統計顯示,2014年,格科微CMOS Image Sensor IC的出貨量超過9.4億顆芯片,LCD 驅動芯片的出貨量超過1億顆,全年銷售總額突破3.5億美金,在國內CMOS圖像傳感器芯片的出貨量市場占有率排名第一,全球市場占有率排名第二。據悉,目前,格科微的營收早已突破10億人民幣,但由于非上市公司,目前筆者沒有查閱到更精確的公開營收數字。

攝像頭芯片

(據據旭日大數據監測,2019年6月TOP5攝像頭芯片企業出貨總量為293.8KK。其中,格科微位居榜首。)

除手機市場外,據IC Insights最新的報告中稱,在CIS市場,在未來五年內,汽車系統應用市場預期將快速成長,至 2023 年,汽車系統應用市場銷售額的 CAGR 將達到 29.7% 至 32 億美元,占總銷售額的 15%。而 PC 和平板計算機中CIS的銷售額 CAGR 將為 5.6%,達到 9.9 億美元。

而這一觀點也得到了眾多CIS廠商的認可。思特威認為,目前中國的圖像傳感器市場,以索尼、三星為首的日韓力量尤為強勁,尤其是移動領域,日韓力量仍然保持著統治地位。但在安防、汽車、手機等其他細分應用領域,中國廠商的表現則更為亮眼。

以安防方面為例,據中國產業信息的統計顯示,在國內,安防市場具體到市場結構層面,安防工程(57%)、安防產品(35%)占比最大,安防運營服務占比僅為8%,從應用場景來看,視頻監控占比近 50%,為最核心安防應用。同時在這份報告中還提到,視頻監控作為國內安防市場占比最高的細分行業,一直保持著高增長姿態,高清攝像頭成為市場增長的爆發點,也帶動了相關CIS市場的成長。

根據Techno Systems Research最新報告顯示,本土CIS廠商思特威科技在安防領域自2017年起已經連續兩年蟬聯市占率第一。對于未來CIS在安防領域的發展,思特威也發表了自己的看法,公司認為,隨著中國城市化進程的發展,以及智能城市發展的趨勢,中國安防市場規模迅速擴大,也為CMOS圖像傳感器創造了一個潛力巨大的市場。隨著安防攝像頭應用場景的拓展,安防攝像頭對于低光照、寬動態范圍等性能的需求逐漸提升。就此趨勢,思特威通過全彩夜視技術、近紅外增強技術等創新技術,解決了客戶的痛點,從而獲得了中國乃至全球安防市場的認可。

(圖片來源:Techno Systems Research)

(圖片來源:Techno Systems Research)

另外,就目前汽車市場來看,汽車圖像傳感器全球銷售量呈逐年上漲的趨勢。據西南證券的陳航消息顯示,目前,汽車領域的CIS應用包括:后視攝像頭(RVC)、全方位視圖系統(SVS)、攝像機監視系統(CMS)、FV/MV、DMS/IMS系統。其中,后視攝像頭是銷售主力,2016年后視攝像頭的銷售量達51億臺,預計2019年將達65億臺。除此以外,FV/MV的全球銷售量也蘊藏著巨大的潛力,預計2019年其銷量將達40億臺,2021年直達75億臺,直逼后視攝像頭銷量。

(來源:西南證券)

(來源:西南證券)

而提到汽車領域,比亞迪本身作為汽車廠商,不僅在新能源汽車上掌握了大量核心技術,比亞迪微電子在CIS上也取得了一些令人矚目的成績。公司認為,得益于智能手機、汽車自動駕駛、人臉識別監控以及工業自動化、無人機、機器人等行業市場的快速發展,CIS市場規模近年來也迎來了持續穩定的增長,位居國內銷量前三。同時,比亞迪于去年推出了一款車載專用背照式圖像傳感器,并在比亞迪全新一代唐上裝車,出貨量已超過百萬顆,但是在高端汽車CIS市場仍然是國外廠商為主。

中國廠商如何突破?

在與本土CIS廠商的接觸中,我們不難發現,他們都很看好手機、安防和汽車的發展。同時,我們也都知道,現在,這三個新興領域的發展都向AI靠攏。在AI的發展過程中,讓機器“看的見”又是一個重要的研究方向。而CIS芯片作為圖像識別的關鍵部件,自然也與AI緊密相連。在這種因果之下,使得CIS得以在 自動駕駛 、 人臉識別 、 機器視覺 等應用領域被廣泛應用。

近年來,中國在人工智能上的發展迅速,并由此也帶動一系列產業的升級發展。新興領域市場的應用場景不斷豐富并得以持續演進,也正是思特威發力的地方。思特威認為,新興領域市場為本土CIS廠商帶來了發展機會——在類似移動設備等傳統領域,本土CIS廠商很難撼動國際巨頭的地位,但是隨著安防、汽車(特別是自動駕駛應用)、機器視覺等應用領域的興起,面對全新的應用市場,國內企業能夠和國際巨頭站在同一個起跑線上。

針對汽車領域,比亞迪微電子認為,車載攝像頭在汽車輔助駕駛、自動駕駛技術的應用中起著舉足輕重的地位,目前國內車規級CMOS圖像傳感器芯片大部分依賴于進口,其中的絕大部分采用美國的CMOS圖像傳感器芯片。在這種情況下,比亞迪微電子成功開發出了車規級CMOS圖像傳感器芯片,解決了車規級CMOS圖像傳感器芯片被外國廠商壟斷貨源的問題。同時,比亞迪微電子還表示,公司會將繼續在手機、車載、安防、工業及醫療領域市場加大投入。

在這一片“叫好”聲中,本土CIS廠商也應該認清自身與國際巨頭之間的差距,才更有利本土CIS廠商的發展。

正確地認識差距是前提

在半導體行業觀察與CIS廠商的接觸中,這些廠商都表達了一個相似的看法,即這些差距主要體現在了技術和應用上。

在早前接受半導體行業觀察之前采訪的時候,格科微指出,目前國內的大部分CIS傳感器公司,和國際廠商之間依然存在較大的差距,主要是因為后者在對工藝的理解上,對電路設計的完美度上,都有較長時間的積淀。

例如索尼,很早就在工藝上做CCD出身;安森美之前有美光的工廠。而三星和海力士都有自己的Fab,工藝研發的掌控度高,成本結構優勢巨大。格科的成功是因為很早就跟中芯國際有密切的合作,而中國其他一些小的設計公司,在資金的投入和規模上,都不足夠去撐起它的工藝研發。工藝研發和電路研發都需要巨大的投入,國內的廠商想要追趕都很不容易,大家的首要問題都是“活下來”,要思考差異化盈利模式。

除此技術積累以及研發能力之外,思特威認為,與國外廠商相比,國內廠商還在人才吸引能力等方面仍然存在一些劣勢,但公司指出了這種差距正在逐漸縮小。公司認為,隨著國內加大了對于半導體人才培養的扶持力度,每年都有大量半導體人才自全國的各大高校中誕生,同時也有大量海外歸國人才進行補充,國內企業在人才獲取上的情況已逐漸好轉。

另外,比亞迪微電子認為,國內傳感器廠商對圖像傳感器的機理、新的前沿技術等這類需要大投入的研究未能進行深入、持續的研究,但正是這類研究一旦突破出成果,會形成行業方向的變化,誰先突破誰就能拔得頭籌。因此國內傳感器的產品只能進行跟隨,無法抓取高毛利,產品始終處于中、低端市場,對市場的話語權較低。

綜合以上觀點來看,我們應該清醒地意識到,中國擁有著巨大的CIS市場,也有一部分廠商已經向CIS中高端市場邁進,但整體看來,我國本土CIS與國際巨頭相比仍然存在著一些差距。但是,本土CIS廠商可以利用新興領域市場在中國的發展熱潮,來搶占未來CIS的發展機會。


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