图画传感器是当今运用最遍及、重要性最高的传感器之一。其首要选用感光单元阵列和辅佐控制电路获取目标现象的亮度和颜色信号，并通过杂乱的信号处理和图画处理技能输出数字化的图画信息。图画传感器中的感光单元一般选用感光二极管（photodiode）完结光电信号的转化。感光二极管在承受光线照耀之后能够产生电流信号，电流的强度与光照的强度成正比例联系。

　　图画传感器首要分为 CCD 图画传感器和 CMOS 图画传感器两大类。 CCD 和 CMOS都是运用感光二极管进行光电转化，将图画转化为数字信号，但二者在感光二极管的周边信号处理电路和感光单元产生的电信号的处理方式不同。 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物场效应管）技能作为后起之秀，从 90 年代开端被注重并取得很多研制资源，逐步赶超 CCD（Charge-Coupled Device，电荷耦合器件），当时现已在图画传感器商场占有肯定的主导方位

　　CMOS 传感器实际上是一个高度集成的图画系统。 当外界光线照耀到 CMOS 传感器上的时分：（1）传感器具有的像素阵列会产生光电效应；（2）光电效应使得像素阵列上的每个像素单元产生对应外界颜色和亮度的电荷信号；（3）信号会被模数转化电路转化成数字图画信号；（4）数字信号通过集成于同一芯片上的 ISP 处理后输出。简略来说，CMOS传感器就像一组太阳能电池矩阵，每个像素便是矩阵中的一个电池，每个电池依照前方的亮度和颜色排布进行充电，之后计算每个电池的电量，就能得出对应的亮度和颜色，然后复原出实际的现象。

　　CMOS 图画传感器近年来添加敏捷，已挨近全面代替 CCD 传感器。据 IC Insights 计算，2017 年 CMOS 传感器出售额占整个图画传感器出售额比例为 89%（这一数字在 2007年仅为 54%），出货量占图画传感器总出货量的 81%。

　　咱们以为 CMOS 传感器凭仗优异的性价比，将持续坚持肯定的优势方位，并持续揉捏CCD 的商场空间。 1）CMOS 图画传感器芯片选用了合适大规划出产的规范流程工艺，批量出产时，单位本钱远低于 CCD；2）CMOS 传感器将图画收集单元和信号处理单元集成到同一块基板上，缩小了体积的一起还坚持着低功耗和低发热，十分合适移动设备和各类小型化设备；3）比较之下，CCD 传感器本钱上不具有优势，且体积大，发热大，功耗高，根本无法适用于现在大都电子产品上。

　　CMOS 传感器本年出售额有望到达 137 亿美金，一起其出货量将持续坚持 10%以上年均增速。得益于车载运用、机器视觉、人脸辨认与安防监控的快速开展，以及多摄像头手机广泛遍及，CMOS 图画传感器商场规划不断扩展。依据 IC Insights 计算，2017 年全球 CMOS 图画传感器出售额为 125 亿美元，同比添加 19%；估计 2018 年将到达 137 亿美元，同比添加 10%。估计 2017-2022 年出货量 CAGR 达 11.7%，出售额的 CAGR 为8.8%。 至 2022 年，CMOS 传感器的全球出售额将到达 190 亿美金。

　　手机是 CMOS 传感器的最大运用商场，轿车、安防等新运用范畴高速生长。 2017 年手机用 CMOS 传感器商场规划占全体运用商场的 62%，达 77.5 亿美元，预估 2022 年手机 CMOS 传感器的商场营收规划将可达 86 亿美元。而在未来几年，轿车、安防监控、医疗、玩具/电玩与工业等将成为带动 CMOS 传感器高速开展的首要动力。

　　1）安防监控范畴：安防监控离不开视觉信息的获取，有必要依靠图画传感器，跟着整个安防监控职业规划的不断扩展，预估到 2020 年该范畴 CMOS 图画传感器的商场规划将到达 9.12 亿美元，占到职业商场比例的 6%。

　　2）轿车电子范畴：是图画传感器添加最快的细分商场，近年来 CMOS 图画传感器现已安装在轿车倒车印象、防磕碰系统之内，而因为未来的新车将标配 ADAS（高档驾驭辅佐系统），以及自动驾驭技能的开展，轿车厂商将会为自家车辆产品导入更多摄像头来获取外界信息。而每添加一个摄像头，就需求添加一块 CMOS 传感器，所以车载运用将是CMOS 图画传感器各首要运用商场中增速最快的方向。 依据 YOLE 的最新猜测，车载图画传感器商场空间将从 2016 年的 22 亿美金添加至 2022 年的 77 亿美金，是车用传感器（包含各类雷达、 压力传感器、惯性传感器等）中添加最快、 占比最高的细分产品。一起，轿车商场也将成为仅次于手机的第二大 CMOS 传感器运用范畴。

　　3）医疗/科研范畴：以往医疗和科研范畴首要运用 CCD 传感器，跟着技能的前进，现在医疗和科研范畴则在追求运用本钱更低作用更好的 CMOS传感器来代替大部分老旧产品，这一运用范畴估计有 34%年复合添加率，2020 年出售额 8.67 亿美元。

　　4）工业系统范畴：跟着机器视觉的开展，越来越多的工业出产线会引进图画传感器来进步出产功率和质量，估计该范畴年复合添加率 18%，2020 年出售额 8.97 亿美元。

　　在 CMOS 传感器的运用场景不断丰厚、终端对功能的需求不断加码的布景下，CMOS传感器正在加快技能迭代，各大厂商一再发布新的“黑科技” 。以成像质量（尤其是弱光环境）、成像速度这两大根本需求为例，业界已提出了丰厚的解决方案：

　　1）弱光环境下的成像才干对手机、相机和职业运用图画传感器来说都是一个很重要的才干，尤其是需求全天候运作的安防与车载图画传感器。业界通用的解决办法便是进步传感器面积和进光量，加大单位像素面积。除了这种通法之外，还有运用 BSI-CMOS（背照式 CMOS 图画传感器）和近红外光技能两种办法。

　　获益于背照式技能与近红外光技能，暗光环境下的 CMOS 传感器成像质量显着改善

　　2）高速传感器能更好的拍摄移动中的物体，供给多帧降噪、慢动作视频拍摄和削减画面失真等功能，对手机拍摄、交通监控和轿车自动驾驭范畴有重要意义。当相机、被摄目标之间存在高速相对位移时（如拍摄高尔夫球挥杆动作、在行进的车辆上拍摄路旁边的灯杆等），画面会呈现直线产生曲折、图画边际含糊、部分画面曝光过错等问题，这便是果冻效应。而果冻效应的本源便是感光元件无法做到快速收集悉数像素，因而，高速传感器应运而生。

　　针对果冻效应，现在业界给出两种解决方案：一种是面对手机等消费类电子范畴推出的装备 DRAM 的三层仓库式图画传感器，通过在传感器上集成的 DRAM 直接贮存数据来完结高速拍摄和拍摄。 另一种是面对职业运用推出的大局快门传感器，比较逐行曝光的传统翻滚快门传感器，大局快门能整个传感器一起曝光来撷取不失真的运动物体图画，这对机器视觉和安防范畴有重大意义。

　　除了对成像质量和成像速度的要求外，还有在医疗范畴需求的小型化（豪威的医用内窥镜 CMOS 传感器仅 0.5mm 见方）；在轿车范畴需求的高可靠性高灵敏度；物联网范畴大规划运用所需求的低本钱等。 在技能演进和需求晋级的一起推进下，CMOS 传感器快速演进。

　　CMOS 传感器归于典型的能够进行大规划批量出产的半导体工业，规划效应显着，需求较大的前期投入才干产出效果，这也导致了这一职业强者恒强。现在 CMOS 传感器厂商稀有十家，可是据 YOLE 的计算，在 2016 年职业前三的厂商索尼、三星、豪威的商场占有率之和到达了 72%，商场集中度高。

　　索尼稳坐 CMOS 传感器商场头把交椅，三星和豪威紧随这以后。据 YOLE 计算，职业龙头索尼在 2016年占有了 42%的商场比例，产品包括各个消费类电子到各类职业运用范畴，主攻高端商场，技能实力最强。其次是三星，主攻消费类电子商场，多是自产自销，在技能上紧追索尼，现已能够供给与索尼同级其他 CMOS 产品，但三星的 CMOS 在职业运用范畴相对较少。第三位豪威科技，在职业运用上有很深的堆集，尤其是在车载 CMOS 范畴，商场占有率高过索尼。

　　在下流各范畴的旗舰和干流产品中，绝大部分选用了三巨子的 CMOS 传感器方案。 能够看到，近期商场抢手的几款手机都是选用索尼、三星与 OV 的 CMOS 传感器，这三家厂商操纵着大部分消费类电子范畴 CMOS 传感器的商场比例。而在轿车和安防等职业运用范畴一般都是选用安森美，OV 与索尼三家的产品，三星的 CMOS 一般只见于自家的终端产品上。

　　除了占有干流商场的三巨子外，还有定坐落特高端、 低端商场的两类玩家。但在商场规划以及下流客户群方面，都无法和干流商场相媲美。 后两末节咱们先介绍索尼、 三星以及国内部分厂商的 CMOS 传感器状况，关于豪威咱们会在第 3 章要点介绍。

　　隶归于索尼半导体部分的 CMOS 传感器事务，现已成为索尼最挣钱的支柱事务之一。早在在 CMOS 图画传感器大面积运用之前，索尼的 CCD 图画传感器凭仗灵敏度、信噪比等优势，在监控、交通等范畴得到广泛运用。跟着 CMOS 图画传感器逐步成为干流，索尼依靠在 CCD 年代堆集下来的雄厚技能实力，持续领跑。 其 2016 年 CMOS 传感器出售额达 48.58 亿美元，占整个半导体部分营收的 70%。而在 2017 财年（2017 年 4 月 1 日到2018 年 3 月 31 日）财报中，半导体事务拜 CMOS 热销所赐，出售额到达了 8500 亿日元（折合约 77.9 亿美元），同比添加达 10%；经营赢利高达 1640 亿日元（折合 15 亿美元），创前史新高。

　　通过多年开展，索尼在技能上已然领跑业界，产品功能优异，新技能层出不穷，迭代敏捷，其他对手短时间内难以撼动其抢先方位。在消费类电子范畴，索尼最具代表性的技能是仓库式传感器技能。仓库式传感器一经推出就受到了移动设备厂商的追捧，索尼也在此基础上进一步研制了带 DRAM 的三层仓库式传感器。

　　在职业运用上，索尼有 STARVIS 和 Pregius 两个主打技能。其间 STARVIS 首要用于安防范畴，是将背照式 CMOS 的感光度进一步进行增强的技能，不只增强了可见光的感光度，还进步了监控摄像机运用频度较高的近红外光等广大波长规划的光的运用功率。而Pregius 是索尼对自家全域快门技能（Global shutter）的称号，其原理是在像素下部添加存储单元，在曝光时一切像素一起曝光并将信息保存到对应的存储单元之中，以防止果冻效应。该技能首要用于工业机器视觉范畴。

　　在产品上，索尼现已树立了业界最完善的 CMOS 产品线，包括各个范畴，操纵住中高端范畴的商场比例。在消费类电子范畴，不管手机仍是相机，索尼 CMOS 现已成了各大厂商最常见的挑选和高端产品的标配，例如 2017 年下半年发布的 IMX400 系列 CMOS，一经推出就受到了各大厂商的追捧，本年年初因拍摄才干拔尖而大放异彩的华为 P20 PRO，也选用了索尼最新的 IMX600 传感器。而在大都职业范畴，尤其是在安防和工业视觉这类细分范畴上，索尼也归于领导者，只要在部分高端范畴仍不及 Teledyne Dalsa、安森美和e2v 这些老牌工业级图画传感器供货商。

　　三星的消费类 CMOS 传感器一向紧追索尼不放，并逐步缩小技能上的距离。现在，索尼面向手机的新 CMOS 一推出，三星就能紧随这以后发布功能体现相似的产品，例如索尼发布三层仓库 CMOS 传感器 IMX400 后不久，三星就推出了对标的产品 S5K2L3，并混用在自家的 S 和 Note 系列旗舰产品上，功能体现优异。近几年来三星对自家旗舰机主摄像头CMOS 都选用混合供货的准则，不同区域不同版别手机别离选用索尼 IMX 系列和三星ISOCELL 传感器。

　　2013 年，三星推出了 ISOCELL 技能，使得其 CMOS 传感器功能有了质的进步。 事实上，在 Galaxy S5 之前，三星传感器根本上只会呈现在入门等级千元机；这以后三星在Galaxy S5 搭载了运用 ISOCELL 技能的 CMOS，其体现得到了商场认可，又恰逢索尼的CMOS 呈现缺货潮，已有知名度的三星 CMOS 传感器借此推行，国内的华为、魅族、小米、OPPO 等厂商部分机型也开端测验运用。从此三星 CMOS 打开了通往中高端商场的大门。

　　而在职业运用范畴，三星比较竞争对手较为落后。在车载 CMOS 范畴，三星的比例简直为 0，在安防范畴等其他职业运用范畴，三星的 CMOS 根本处于自产自销的状况。可是三星 CMOS 事务背靠的是整个三星集团，在各个产品条线上运用潜力很大。凭仗三星集团雄厚的财力和资源扶持，未来三星的 CMOS 传感器事务有望堆集更强的竞争力。

　　整体来说，国内的 CMOS 传感器厂商在规划和技能上与国外厂商还存在必定的距离，产品首要用于中低端消费类电子范畴。可是，一些国内抢先的 CMOS传感器厂商如思比科、格科微等，依托自主核心技能，正逐步扩展比例、 向中高端商场浸透。

　　思比科微电子技能股份有限公司树立于 2004 年，是专门从事 CMOS 图画传感器研制和出售的 Fabless 厂商。公司依据自主核心技能“超级像素信号处理技能（SuperPix）”和“超级图画处理技能（Superlmage)”开发了很多国内功能抢先的 CMOS 图画处理器。主打低像素 CMOS 产品，首要产品包括了 30 万像素、 130 万像素、 200 万像素和 500 万像素规划，价格均比较廉价，在中低端商场认可度较高，被广泛用于手机摄像头、平板电脑摄像头和电脑摄像头上。

　　现已在中低端范畴站稳脚跟的思比科，正追求向中高端范畴进发。 2015 年后，公司开发了 800 万像素和 1200 万像素芯片产品，并成功投放商场，取得了不错的反应，其 CMOS产品也打进了一些抢手手机的供应链，如 360 推出的 N7 手机。

　　除上述运用范畴之外，思比科在指纹辨认、虹膜辨认、医疗印象、测绘等高附加值特种传感器芯片方面的研制取得了一些立异效果：

　　（1）与协作伙伴协作，思比科研制成功了高精度光学式指纹辨认传感器芯片和超薄型光学式指纹辨认模组。该技能可供给更高的分辨率和活体特征，大幅度进步指纹辨认的安全性。

　　（3）医疗内窥镜 CMOS 图画传感器芯片运用于心血管微创手术和胃镜内窥镜等医疗

　　公司于 2015 年在新三板挂牌，也是韦尔股份正在推进的资产重组的标的公司之一。公司 2016 年和 2017 年经营收入别离为 4.61 亿元和 4.62 亿元，净赢利别离为 292 万元和-1488 万元。赢利下降首要原因是手机商场添加放缓，对中低端 CMOS 产品的需求削弱，且中低端商场竞争剧烈，导致产品价格与毛利率下滑，从而影响了赢利。

　　格科微树立于 2003 年，首要从事 CMOS 图画传感器、 LCD 驱动芯片、高端嵌入式多媒体 SOC 芯片及运用系统的规划开发和出售。在树立初期，格科微从电脑摄像头用的CMOS 起步，07 年起进军到手机范畴，凭仗着我国手机快速生长的一波浪潮，敏捷占据了中低端商场。

　　2014 年，格科微 CMOS 图画传感器芯片的出货量超越 9.4 亿颗，LCD 驱动芯片的出货量超越 1 亿颗，全年出售总额打破 3.5 亿美金，在国内 CMOS 图画传感器芯片的出货量排名榜首，全球商场出货量排名第二。但在此之后格科微进军高端商场晦气，中低端商场面对思比科等的强力冲击。

　　之前被国内本钱收买的豪威科技，也是传感器范畴的一个重要人物，因为其自身方位特殊性，咱们在这里特意分隔来说。

　　豪威科技(Omnivision，简称 OV)于 1995 年于美国加利福尼亚树立，是一家抢先的数字图画处理方案供给商。其 CameraChip 和 AmeraCubeChip 系列 CMOS 图画传感芯片广泛运用于消费级和工业级运用。 美国豪威于 2000 年在纳斯达克上市，我国财团于2016 年完结对美国豪威的私有化买卖，并方案登陆 A 股。 2018 年 5 月，韦尔股份发表公告，重启了对豪威的收买。

　　豪威在 CMOS 传感器商场占有率约 12%，与第二队伍拉开了距离。 豪威 2015、 2016年 CMOS 传感器出售额别离到达 12.5 亿美元、 14.4 亿美元（据 YOLE 计算数据），市占率别离为 12.2%和 12.4%。这一规划仅次于索尼和三星，是排名第四位的安森美的 2 倍。

　　公司下流运用范畴首要触及智能手机、车载摄像头、医疗摄像头、监控设备、无人机、VR/AR 摄像头等方面。 依据 BDO 编写的 CCD/CMOS 图画传感器商场分析析陈述，豪威在安防范畴的市占率达 56%，在轿车范畴的市占率有 29%。除此之外，豪威在医疗印象商场、物联网商场和特种运用商场等许多新式范畴也体现出快速开展的态势。

　　豪威作为 CMOS 范畴深耕已久的厂商，具有业界抢先的技能实力。 到 2018 年 5 月底，豪威具有 4060 项专利技能；2017 年研制投入超越 10 亿元，占经营收入 10%以上；在全球多地设立了分支机构和研制中心，具有和索尼等一较高下的实力。

　　CMOS 传感器是豪威首要收入来历，其占主营事务比重接连三年超越 94%，且毛利率稳中有升，从 2016 年的 16.54%添加到 2018 年 1-5 月的 24.83%。 首要用于支撑 CMOS传感器的 ASIC 芯片毛利率较高，且有显着的上升趋势。此外，硅基液晶投影显现芯片（LCOS）毛利率降幅显着，首要原因为产品结构调整，新产品仍处于磨合阶段；微型印象模组封装(Camera Cube Chip）毛利率均为负数，首要是因为设备折旧本钱高。这两类产品在公司事务中占比极小，不会对公司盈余形成显着影响。

　　在 2011 年之前，豪威是 CMOS 传感器商场的老迈，但尔后遭受竞争对手夹攻。 索尼在 2010 年的商场比例还仅为 7%左右，但因为豪威在 2011 年丢掉苹果手机订单，一起很多高端旗舰手机转投索尼的怀有，从 2011 年后索尼传感器就一路高歌猛进，商场比例不断进步，甚至在 2014 年开端呈现了求过于供的状况。三星成功运用这一机会打进了供求联系相对严重的 1300 万像素传感器商场，得以被很多手机品牌厂商选用，一举超越了豪威成为了商场第二。在低端商场，豪威也面对中韩厂商的冲击。好在豪威仍然凭仗超卓的技能保持住了商场比例，并逐步与商场的第二队伍拉开了距离。

　　近来，韦尔股份对豪威再次发起了收买，不同于索尼和三星，它没有自己的代工厂，也没有背面的商业帝国。所以豪威此前常常会遇到产能缺乏和代工厂技能泄密的困扰。豪威若与韦尔股份强强联手，有望凭仗与我国本钱商场深度对接的优势，更好的在技能革新、树立协作联系及资金筹措这三个方面下功夫，树立产能安稳的代工封测系统，对接国内很多客户资源，以迎候 CMOS 传感器范畴巨大的开展机会，敞开开展新纪元。

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