未来,随着图像传感器的应用范围扩大,行业的蛋糕也会越做越大,对于投资者来说,成长空间广阔的行业自然不能错过!
看完本文,希望能对您理解图像传感器行业概况以及行业竞争格局有所帮助。
诞生
1873 年,科学家约瑟·美(Joseph May)及伟洛比·史密夫(WilloughbySmith)就发现了硒元素结晶体感光后能产生电流,由此,电子影像发展开始,随着技术演进,图像传感器性能逐步提升。
图像传感器经历了四个阶段,如下图,目前主流的技术是:CMOS图像传感器。
1995年2月,Photobit公司成立,将CMOS图像传感器技术实现商业化 。2001年11月 ,Photobit被美光科技公司收购。
coms图像传感器构造和原理
CMOS全称为ComplementaryMetal-OxideSemiconductor,中文翻译为互补性氧化金属半导体。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别,主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带–电)和P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。
CMOS图像传感器使得“芯片相机”成为可能,相机小型化趋势明显 。
CMOS图像传感器(CIS)是模拟电路和数字电路的集成。主要由四个组件构成:微透镜、 彩色滤光片(CF)、光电二极管(PD)、像素设计。
微透镜:具有球形表面和网状透镜;光通过微透镜时,CIS的非活性部分负责将光收集起来并将其聚焦到彩色滤光片 。
彩色滤光片(CF):拆分反射光中的红、绿、蓝(RGB)成分,并通过感光元件形成拜尔阵列滤镜。
光电二极管(PD):作为光电转换器件,捕捉光并转换成电流;一般采用PIN二极管或PN结器件制成 。
像素设计:通过CIS上装配的有源像素传感器(APS)实现。APS常由3至6个晶体管构成,可从大型电容阵列中获得或缓冲像素,并在像素内部将光电流转换成电压,具有较完美的灵敏度水平和的噪声指标 。
感光元件上的每个方块代表一个像素块,上方附着着一层彩色滤光片(CF),CF拆分完反射光中的RGB成分后,通过感光元件形成拜尔阵列滤镜。经典的Bayer阵列是以2x2共四格分散RGB的方式成像,Quad Bayer阵列扩大到了4x4,并且以2x2的方式将RGB相邻排列。
coms工作原理
光线通过镜头→感光元件(成像到COMS表面→COMS把图像转换为电信号)→模数转换器(把电信号转换为数字图像原文件)→图像处理器(生成图片文件)→保存在存储器(存储卡等)
1.手机领域
2000年,夏普首次推出可拍照的手机;随后智能手机时代到来,主摄像头素质不断提升;手机摄像头数量增加,CIS出货量成倍增长。为了提高照相画质,手机引入了双摄、甚至三摄、四摄,对图像传感器的需求也会越来越大。另外,越来越多厂商加入人脸识别功能。关于人脸识别文章请参考:人脸识别产业链及投资机会。
据统计,到2024年平均每部智能手机对CMOS图像传感器的需求数量将达到3.4个,年复合增长率达到6.2%。
2.车载领域
车载领域的CIS应用包括:后视摄像(RVC),全方位视图系统(SVS),摄像机监控系统(CMS),FV/MV,DMS/IMS系统 。
汽车图像传感器全球销量呈逐年增长趋势。后视摄像(RVC)是销量主力军,呈稳定增长趋势,2016年全球销量为5100万台,2018年为6000万台,2019年预计达到6500万台。FV/MV全球销量增长迅速,2016年为1000万台,2018年为3000万台,此后,预计FV/MV将依旧保持迅速增长趋势,预计2019年销量可达4000万台,2021可达7500万台,直逼RVC全球销量。
3.安防领域
目前,大街小巷的所装的摄像头,都需要用到图像传感器,尤其高清摄像头。前一段时间,张学友的演唱会,帮忙抓到了几个潜逃多年的犯罪分子,用的也是装有图像传感器的摄像头。
全球安防摄像机市场销量在2015年约28万件,其中监视摄像机约8万件,安保系统摄像机约20万个。预计到2021年安防摄像机市场销量约64万件,其中监视摄像机约22万件,年均复合增长率为18%,安保系统摄像机约42万个,年均复合增长率约13%。
4. 医疗影像
图像传感器在医疗影像市场具有多元应用场景:X-ray、内窥镜、分子成像、光学相干断层扫描以及超声成像 。
医疗成像设备行业是一个巨大的350亿美元的市场,2016年至2022年预计复合年增长率达5.5%。
2016年,医疗传感器市场规模3.5亿美元,预计2016年至2022年复合增长率8.3%,到2022年将达6亿美元 。
行业竞争格局
目前,索尼在图像传感器领域一直保持着领先的地位,以49.2%的市场份额,傲居图像传感器榜首,80%卖往中国,主要与中国是全球最大的智能手机市场有很大的关系。
前六大图像传感器厂商共占据90.8%的市场份额。三星、豪威科技、安森美、SK海力士与ST(意法半导体)分别居于第二到第六位。
从图像传感器市场整体来看,索尼的地位目前难以被撼动,但是在细分领域市场,市场占比只有5.8%的安森美则以过半的市场份额,拿下最大的汽车CMOS供应商地位。
我国的国产COMS图像传感器厂商在哪里?在豪威科技没有被并购之前,份额小到可以忽略不计。中国半导体起步较晚、基础较差,商用CCD芯片市场基本被索尼、松下、夏普等日本厂商垄断,彻底错过CCD时代。而如今,随着CIS(COMS图像传感器)的兴起,中国公司是能弯道超车?一方面,国产COMS图像传感器厂商在技术上仍需要继续寻求突破,另一方面,可以通过收购的方式实现快速追赶。
韦尔股份(603501)并购豪威科技已于2019年6月过会,看一下维尔股份今年的股价表现,从28涨到最高116,你就知道市场给与的预期是多高,动态市盈率高达500多倍。中国太缺这个技术了,尤其是贸易保护主义盛行的今天,“自主可控,补短板"是我们国家追求的目标,后期政策必然也会大力支持,所以市场才给那么高的估值。
另外,奋起直追的国产厂商包括:出货量领先的老牌本土CIS厂商格科微;有着以低照全彩的安防应用和背照式全局曝光进入CIS市场的思特威;在安防领域表现优异的思比科;还有在智能穿戴及低像素市场成绩斐然的比亚迪微电子。
目前,中国的优势是拥有着巨大的CIS市场。一部分厂商已经向CIS中高端市场迈进,但整体看来,我国本土CIS与国际巨头相比仍然存在着一些差距。