弈投圈·微课堂14| 新视觉时代，图像传感器未来在何方？

翻开数码相机说明书的参数栏，我们总能看到“传感器类型:CMOS”字样,“全画幅CMOS图像感应器”更成为高端单反相机的必备配置。那么，这个“CMOS”究竟是什么呢？智能图像传感器是什么？其发展趋势如何？

欢迎来到【弈投圈·微课堂】，第14期是由弈投项目经理黄晓蕾带来的《图像传感器领域发展新格局》，看本期精选重点内容！

图像传感器无论在工业领域还是在我们日常生活中都非常普及，手机摄像头、行车记录仪、安防监控器、工业视觉检测设备、电子内窥镜等等，凡是需要影像的地方就需要图像传感器。下面，将从图像传感器的市场发展、行业格局、行业趋势几个方面对图像传感器行业的发展。

一、图像传感器的介绍

图像传感器是物联网感知层众多传感器中最重要的一种核心传感器，也是摄像头最核心的零部件。它主要将光学图像转换成电子信号，被誉为“半导体眼睛”。图像传感器根据原件不同可分为CCD（Charged Couple Device）和CIS（CMOS Image Sensor）两大类，CIS凭借其低成本、小尺寸、处理速度快、低功耗、低噪声的优势，到2015年已占据超过90%的图像处理消费市场份额。

二、CMOS图像传感器市场分析

根据IC Insights数据，2007年全球CMOS图像传感器市场规模为40亿美元，到2017年市场规模达到125亿美元，CAGR为11.9%。预计2017-2022年全球图像传感器市场年复合增长率约为8.8%，到2022年市场规模将达到190亿美元。

从应用领域角度，CMOS图像传感器广泛应用于智能手机、电脑、安防监控、智能汽车、航空航天、医疗影像等领域，成为移动互联网和物联网应用、机器视觉的核心传感器件。在过去10年，智能手机的普及带动了CIS市场的快速发展。2015年，CIS市场下游领域中手机摄像头占比达70%；数码相机和平板/电脑占比均为7%，市场份额并列第二。

未来3-5年，CMOS图像传感器市场的增长主要来自于多摄像头在手机领域的趋势，以及来自汽车、安防等领域的强劲需求。

智能手机是目前CMOS图像传感器需求量最大的应用领域，尽管智能手机销量持续放缓，但随着双摄、多摄方案被手机厂商广泛应用，单部手机摄像头数量增加，将带动CIS市场增长。

智能手机双摄的渗透率从2016年5%左右提升至2017年的20%上，预计2018年渗透率将达35%。2018年，多家品牌手机厂商推出了后置三摄、四摄机型，高端旗舰机型逐步向多摄演变。在这样的市场趋势下，预计2018、2019、2020年手机摄像头领域CMOS图像传感器需求增量有望达到107.46亿个。

在汽车领域，尽管2015年车用CIS在所有应用中占比仅3%左右，但未来需求增速较高。随着自动驾驶技术的发展，汽车对于视觉影像信息的需求将不断提升。摄像头作为获取视觉影像信息必不可少的基础硬件，汽车成为继手机之后CIS最大的应用场景之一。

传统汽车中车载摄像头并不广泛，通常仅有后置倒车摄像头和前置行车记录仪，而一套完整的ADAS系统一般会配备至少6个摄像头（1前视+4环视+1后视）。根据IC Insights预测，到2022年车载CMOS图像传感器销售额将达28亿美元，年复合增长率高达38.4%。

在安防领域，摄像头的应用场景广泛，物联网、智能家居等概念的出现，使得视频监控应用不再局限于传统的机场、车站、银行、医院、写字楼的公共场所，还延伸到了家庭等私人场所，产品包括家用网络摄像头、可视化门铃等。

另一方面，智慧城市建设加速，全面安防的局面出现，视频监控作为一种基础设施，其需求量将大幅增加。2015年安防视频监控市场规模为229.5亿美元，预计到2020年将实现639.8亿美元，CAGR达到22.76%。安防监控市场的高速增长将带动CMOS图像传感器的市场需求。

到2020年，全球CMOS图像传感器市场中手机摄像头领域占比将下降至48%，汽车领域需求占比提升至14%，市场占比提升的应用领域还有安防、工业应用、医疗/科学。

行业格局分析      

2015、2016年全球CMOS图像传感器企业市场份额

CIS的市场集中度较高，2016年全球销售额前4名为索尼（42%）、三星（18%）、豪威（12%）、安森美（6%），前四大企业占据全球76%的市场份额；其他主要企业还包括佳能、松下、海力士、意法半导体、格科微等。索尼和三星是智能手机等消费电子领域CIS的两大玩家，豪威、安森美在安防和汽车领域全球领先。

我国作为图像传感器最大的应用市场，国产化供给严重不足，国内CIS企业有格科微、比亚迪微电子、思比科、锐芯微等。2015年国内企业CIS芯片销售额共5.39亿美元，占全球CIS销售额的不到4%。受制于国内技术的发展滞后，预计2015-2020年国内CIS 企业销售额增速为8.14%，不到美国CIS企业增速（17.93%）的一半，也低于全球CIS市场规模增速。

行业内企业主要有两类模式，IDM模式和Fabless模式，IDM企业同时具有设计和生产能力，Fabless模式仅具备设计能力。索尼、三星、佳能、尼康、松下、海力士，以自主建厂或收购工厂的方式，形成IDM模式。大多数企业采用的是Fabless模式，包括豪威科技、格科微、Pixeplus等，这些企业的图像传感器产品主要由台积电、中芯国际等代工厂生产。

行业趋势

1、相关晶圆产能对图像传感器的重要性日益凸显。

未来，随着图像传感器芯片结构设计越来越复杂，像素要求不断提高，对制造工艺要求越来越高。索尼和三星等企业的IDM模式在这种趋势下，优势较为明显，可通过自己的制造工厂改进工艺和扩产，匹配度达到最佳，可以高度实现设计功能，不受其他限制。Fabless模式图像传感器企业的竞争力提升，则受制于晶圆代工厂合作方的制造工艺水平对设计结构的支持，以及晶圆厂产能资源的分配。因此，随着芯片设计结构复杂度的提升，找到生产能力相匹配的代工厂将产品落地是关键。

2、图像传感器行业内企业通过上下游整合，实现竞争力提升。

CIS领域市场巨大，下游应用领域十分广阔，众多企业选择通过兼并重组，强强联合，以实现产业广泛布局和产业链的协同效应。自2000年以来，CIS领域已出现了20余个并购事件。如2014年安森美收购美国2家CIS公司Aptina Imaging 和Truesense Imaging提高了公司市场份额和知名度；2015年索尼收购东芝图像传感器业务巩固公司业务实力；2016年佳能收购东芝医疗子公司完善在医疗影像领域布局。最近的收购事件是2018年韦尔股份对豪威和思比科的收购，该收购一方面使韦尔股份进军CIS领域，也借助被并购企业的客户渠道切入汽车电子、安防监控等市场。被并企业豪威能借助韦尔的中国分销渠道优势，更快速全面获取市场信息，也有利于豪威拓展国内的晶圆代工厂资源，增大产能供应。思比科则有望借助豪威进一步增强其研发实力，借助韦尔获取更多客户资源。

3、性能提升、功能增加、智能化程度提升是技术趋势。

随着下游应用领域的创新升级，新型的CMOS图像传感器持续提升性能、增加功能，在光度等级、拍照速度、分辨率等方面在不断改善，并针对机器视觉、人脸识别、手势交互、虚拟与增强现实，以及医疗系统等应用集成了更多专用功能，图像传感器的智能化水平在逐步提升。

三、总结

总的来说，在以智能手机为主的消费电子领域，CMOS图像传感器的行业经过多年发展，海外巨头占据市场格局较为稳定。但未来，图像传感器的下游应用领域将呈现多点开花，全面增长的势态，智能驾驶、智能安防、医疗影像、物联网领域的高速发展都将带来智能化图像传感器市场需求。国内图像传感器企业依托我国庞大的市场需求优势，和丰富的晶圆代工产能资源，自身不断加大新兴领域图像传感器的研发投入，则有望在未来新赛道中突围。

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