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中國CMOS圖像傳感器如何突圍?

2019-10-10 09:11 半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞:中國CMOS圖像傳感器

導(dǎo)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(lǐng)域市場在中國的發(fā)展熱潮,來搶占未來CIS的發(fā)展機會。

在最初的數(shù)碼相機上,圖像傳感器得到了發(fā)展,而后逐漸延伸到了手機、安防、汽車等眾多領(lǐng)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(yè)的重視。在最初的數(shù)碼相機上,圖像傳感器得到了發(fā)展,而后逐漸延伸到了手機、安防、汽車等眾多領(lǐng)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(fā)展情況如何?

日韓掌控下的圖像傳感器市場

據(jù)美國集成電路研究調(diào)查公司統(tǒng)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(jù)IC Insights 預(yù)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(yù)期成長 4%,達到 161 億美元。預(yù)測在 2018 至 2023 年期間,CIS的銷售額復(fù)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(lǐng)域上掌握著絕大部分的市場份額。近日,日經(jīng)中文援引iHSMarket的數(shù)據(jù)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(jù)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(dǎo)體九州公司的熊本技術(shù)中心投入400億日元,為“Exmor”和“Exmor R”CMOS圖像傳感器擴增產(chǎn)量。同年年底,索尼宣布在長崎技術(shù)中心投入1000億日元擴產(chǎn)。

這項計劃包括投入到,從東芝收購的半導(dǎo)體制造設(shè)備,以及將部分設(shè)備翻新為新的晶圓產(chǎn)線,借由“專利技術(shù)實現(xiàn)索尼CMOS圖像傳感器的差異化競爭”。按照這個發(fā)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(yè)務(wù),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(yè)等眾多高端領(lǐng)域應(yīng)用。

近兩年來,在半導(dǎo)體領(lǐng)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(xiàn)其CIS在消費電子市場的表現(xiàn),據(jù)韓媒報道,近日,三星宣布,將打破“1億像素”的壁壘,批量生產(chǎn)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(chǎn)品后,短短3個月,再次將像素數(shù)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(fā)力。

集成電路設(shè)計業(yè)

目前,在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域排名第三位的是我國本土CIS企業(yè)豪威科技,豪威科技十分注重車載CMOS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域,據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,在車載圖像傳感器領(lǐng)域,其市占率高于索尼。

根據(jù)魏少軍教授在第三屆“芯動北京”中關(guān)村IC產(chǎn)業(yè)論壇高峰論壇中發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,豪威科技在2018年的營收已達100億元。同時,據(jù)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(fā)布的中報數(shù)據(jù)顯示,豪威科技在2019年上半年度(1—6月),營收為42億元。

聯(lián)營企業(yè)

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

反觀我國,在早期的發(fā)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(fā)展。因而,在技術(shù)積累上,本土CIS廠商并不占優(yōu)勢。但是,通過近兩年來相關(guān)政策對半導(dǎo)體行業(yè)的支持,使得CIS也得到了發(fā)展,并出現(xiàn)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(lǐng)先的老牌本土CIS廠商格科微;有著以低照全彩的安防應(yīng)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(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)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(jié)合上述國內(nèi)外的發(fā)展情況來看,CIS廠商都針對自身優(yōu)勢,在某個領(lǐng)域上取得了成績。那么,將目光放長遠些,又有哪些市場領(lǐng)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(xiàn)來看,CIS在眾多特定的市場領(lǐng)域上迸發(fā)了活力。其中,手機市場也是促使CIS快速發(fā)展的市場之一。加之近些年來伴隨著手機攝像頭數(shù)目的增加,使得CIS熱度不減。據(jù)麥姆斯咨詢介紹,2017年圖像傳感器的主要發(fā)力點在于手機領(lǐng)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(yīng)用是生物識別,人臉識別和虹膜識別。

同時,在手機繼續(xù)向前發(fā)展的過程中,我們也不難發(fā)現(xiàn),手機攝像頭的增多和越來越豐富的生物識別技術(shù)正在被應(yīng)用到我們的手機當(dāng)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(guān)。

從手機方面來看,據(jù)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(lǐng)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(chǎn)1.12um大底1300萬像素圖像傳感器,打破日本多年的技術(shù)封鎖。

有相關(guān)統(tǒng)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(qū)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(nèi)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(jù)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(shù)字。

攝像頭芯片

(據(jù)據(jù)旭日大數(shù)據(jù)監(jiān)測,2019年6月TOP5攝像頭芯片企業(yè)出貨總量為293.8KK。其中,格科微位居榜首。)

除手機市場外,據(jù)IC Insights最新的報告中稱,在CIS市場,在未來五年內(nèi),汽車系統(tǒng)應(yīng)用市場預(yù)期將快速成長,至 2023 年,汽車系統(tǒng)應(yīng)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(rèn)可。思特威認(rèn)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(lǐng)域,日韓力量仍然保持著統(tǒng)治地位。但在安防、汽車、手機等其他細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域,中國廠商的表現(xiàn)則更為亮眼。

以安防方面為例,據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息的統(tǒng)計顯示,在國內(nèi),安防市場具體到市場結(jié)構(gòu)層面,安防工程(57%)、安防產(chǎn)品(35%)占比最大,安防運營服務(wù)占比僅為8%,從應(yīng)用場景來看,視頻監(jiān)控占比近 50%,為最核心安防應(yīng)用。同時在這份報告中還提到,視頻監(jiān)控作為國內(nèi)安防市場占比最高的細(xì)分行業(yè),一直保持著高增長姿態(tài),高清攝像頭成為市場增長的爆發(fā)點,也帶動了相關(guān)CIS市場的成長。

根據(jù)Techno Systems Research最新報告顯示,本土CIS廠商思特威科技在安防領(lǐng)域自2017年起已經(jīng)連續(xù)兩年蟬聯(lián)市占率第一。對于未來CIS在安防領(lǐng)域的發(fā)展,思特威也發(fā)表了自己的看法,公司認(rèn)為,隨著中國城市化進程的發(fā)展,以及智能城市發(fā)展的趨勢,中國安防市場規(guī)模迅速擴大,也為CMOS圖像傳感器創(chuàng)造了一個潛力巨大的市場。隨著安防攝像頭應(yīng)用場景的拓展,安防攝像頭對于低光照、寬動態(tài)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(shù)、近紅外增強技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù),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(rèn)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(jù)西南證券的陳航消息顯示,目前,汽車領(lǐng)域的CIS應(yīng)用包括:后視攝像頭(RVC)、全方位視圖系統(tǒng)(SVS)、攝像機監(jiān)視系統(tǒng)(CMS)、FV/MV、DMS/IMS系統(tǒng)。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(yù)計2019年將達65億臺。除此以外,F(xiàn)V/MV的全球銷售量也蘊藏著巨大的潛力,預(yù)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(lǐng)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(shù),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(rèn)為,得益于智能手機、汽車自動駕駛、人臉識別監(jiān)控以及工業(yè)自動化、無人機、機器人等行業(yè)市場的快速發(fā)展,CIS市場規(guī)模近年來也迎來了持續(xù)穩(wěn)定的增長,位居國內(nèi)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(fā)現(xiàn),他們都很看好手機、安防和汽車的發(fā)展。同時,我們也都知道,現(xiàn)在,這三個新興領(lǐng)域的發(fā)展都向AI靠攏。在AI的發(fā)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(guān)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(yīng)用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

近年來,中國在人工智能上的發(fā)展迅速,并由此也帶動一系列產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。新興領(lǐng)域市場的應(yīng)用場景不斷豐富并得以持續(xù)演進,也正是思特威發(fā)力的地方。思特威認(rèn)為,新興領(lǐng)域市場為本土CIS廠商帶來了發(fā)展機會——在類似移動設(shè)備等傳統(tǒng)領(lǐng)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(yīng)用)、機器視覺等應(yīng)用領(lǐng)域的興起,面對全新的應(yīng)用市場,國內(nèi)企業(yè)能夠和國際巨頭站在同一個起跑線上。

針對汽車領(lǐng)域,比亞迪微電子認(rèn)為,車載攝像頭在汽車輔助駕駛、自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用中起著舉足輕重的地位,目前國內(nèi)車規(guī)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(fā)出了車規(guī)級CMOS圖像傳感器芯片,解決了車規(guī)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(xù)在手機、車載、安防、工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域市場加大投入。

在這一片“叫好”聲中,本土CIS廠商也應(yīng)該認(rèn)清自身與國際巨頭之間的差距,才更有利本土CIS廠商的發(fā)展。

正確地認(rèn)識差距是前提

在半導(dǎo)體行業(yè)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(xiàn)在了技術(shù)和應(yīng)用上。

在早前接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察之前采訪的時候,格科微指出,目前國內(nèi)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(shè)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(fā)的掌控度高,成本結(jié)構(gòu)優(yōu)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(shè)計公司,在資金的投入和規(guī)模上,都不足夠去撐起它的工藝研發(fā)。工藝研發(fā)和電路研發(fā)都需要巨大的投入,國內(nèi)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(shù)積累以及研發(fā)能力之外,思特威認(rèn)為,與國外廠商相比,國內(nèi)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(rèn)為,隨著國內(nèi)加大了對于半導(dǎo)體人才培養(yǎng)的扶持力度,每年都有大量半導(dǎo)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(nèi)企業(yè)在人才獲取上的情況已逐漸好轉(zhuǎn)。

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

綜合以上觀點來看,我們應(yīng)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(jīng)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(lǐng)域市場在中國的發(fā)展熱潮,來搶占未來CIS的發(fā)展機會。