2018年中國(guó)圖像傳感器行業(yè)發(fā)展情況分析預(yù)測(cè)【圖】

    圖像傳感器將光線轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，是攝像模組的核心部件。CMOS圖像傳感器（CIS，CMOSImageSensor）與電荷耦合器件（CCD，ChargeCoupledDevice）是當(dāng)前兩種主流圖像傳感器。CIS憑借低成本、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、小尺寸、低功耗等優(yōu)勢(shì)逐漸取代CCD成為主流，尤其是背照式CIS的出現(xiàn)加快了這一進(jìn)程。CIS多用于微型攝像模組等產(chǎn)品。CCD傳感器成像質(zhì)量好，但成本高、體積大、能耗高，多用于高端數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品。

    2016年全球CIS芯片銷售額116億美元，預(yù)計(jì)2017年將達(dá)到約135億美元，同比增長(zhǎng)約16%，2021年有望突破200億美元，2016～2022年年復(fù)合增長(zhǎng)率10.5%，在移動(dòng)智能終端出貨量放緩的情況下，增長(zhǎng)動(dòng)力主要來自于雙攝和3D感測(cè)相機(jī)。無人機(jī)拍攝、生物識(shí)別、AR等新市場(chǎng)也在帶動(dòng)銷售額增長(zhǎng)，同時(shí)也在逐漸滲透汽車、安防、醫(yī)療市場(chǎng)。

2015～2022年全球CIS芯片市場(chǎng)規(guī)模

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢網(wǎng)發(fā)布的《2017-2023年中國(guó)霍爾傳感器市場(chǎng)深度調(diào)查及未來前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

    2016年CIS芯片移動(dòng)領(lǐng)域銷售額80.15億美元，同比增長(zhǎng)20%，占總銷售額的比例為69%。消費(fèi)市場(chǎng)銷售額12.63億美元，同比增長(zhǎng)-12%，占比9.5%。隨后依次是計(jì)算機(jī)（7.75億美元，-11%，6.8%）、安防（6.24億美元，46%，5.4%）、汽車（5.85億美元，8%，5%）、工業(yè)/航天/防務(wù)（2.97億美元，5%，3.6%）、醫(yī)療（0.39億美元，16%，0.5%）。

    索尼在CIS芯片市場(chǎng)處于霸主地位，2016年銷售額48.58億美元，同比增長(zhǎng)23%，占總銷售額的比例為42%，主要受益于消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)圖片的追求帶動(dòng)移動(dòng)終端相機(jī)分辨率的提升。三星、豪威分列第二、第三位，2016年分別實(shí)現(xiàn)銷售額21.26、14.37億美元，同比均增長(zhǎng)15%，占比分別為18%、12%。隨后依次是安森美（6%）、松下（3%）、佳能（3%）、海力士（3%）、意法（3%）、格科微（2%）、Pixart（2%）、Hamamatsu（1%）、Pixelplus（1%）。

    索尼、三星、豪威科技（被中國(guó)公司收購(gòu)）三家亞洲公司占據(jù)領(lǐng)先地位，是僅有的3家CIS芯片銷售額超過10億美元的企業(yè)。美國(guó)公司在高端市場(chǎng)占據(jù)一席之地，如：安森美在機(jī)器視覺和汽車領(lǐng)域，Teledyne在機(jī)器視覺和醫(yī)療領(lǐng)域。歐洲公司AMS和STM則在發(fā)展消費(fèi)領(lǐng)域市場(chǎng)。

    2016年索尼產(chǎn)量813kW（12”eq），同比增長(zhǎng)5%，占總額的比例為34%，處于第一位。三星676kW，同比增長(zhǎng)6.6%，占比29%，位居第二。臺(tái)積電459kW，同比增長(zhǎng)3.4%，占比20%，處于第三位。前三位廠商的產(chǎn)量大幅領(lǐng)先其他對(duì)手。中芯國(guó)際以195 kW的產(chǎn)量位居第四位，但是同比增長(zhǎng)-2.5%。

    從產(chǎn)品ASP來看，索尼接近4美元，三星接近3美元、豪威接近2美元。意法、安森美、松下等大廠基本位于2～8美元。海力士、格科微則低于1美元。AMS、佳能、夏普、Teledynee2v則位于40～50美元。Hamamatsu、TeledyneDalsa則高于100美元。

    從出貨量來看，索尼遙遙領(lǐng)先，2016年約為12.7億顆。三星、安森美、海力士、格科微則位于第二梯隊(duì)，出貨量為7～8億顆。其余廠商出貨量較小，基本在1億顆以內(nèi)。

    Yole認(rèn)為索尼、三星、豪威為領(lǐng)先廠商，海力士、格科微、松下、意法、東芝、Pixelplus等為第二層次廠商，安森美、Teledyne、Hamamatsu、夏普、佳能、AMS等為高端廠商。

    CIS產(chǎn)業(yè)遵循One Application/One Pixel/One Process，通常有IDM和Fabless/Fablite兩種模式。IDM模式在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中的信息能快速反饋給設(shè)計(jì)部門，以此提升技術(shù)的改進(jìn)速度。索尼、三星、佳能、尼康等采用該模式。松下和Tower Jazz成立了合資公司。海力士通過收購(gòu)Siliconfile的股份成為IDM。部分廠商則采用Fabless/Fablite模式。安森美收購(gòu)了Aptina（Aptina將工廠出售給L-Foundry）。意法半導(dǎo)體將其CIS產(chǎn)品的生產(chǎn)外包給臺(tái)聯(lián)電。高端廠商，如Dalsa、e2v、Cmosis、Forza，正將生產(chǎn)轉(zhuǎn)包給Tower Jazz。Fabless模式主要用于CIS的低端市場(chǎng)。豪威科技、格科微和Pixelplus是主要廠商，他們主要代工廠為臺(tái)積電、中芯國(guó)際、Dongbu。該模式涉及的資本開支依賴于代工廠。

    傳統(tǒng)的CIS為前照式（FSI，F(xiàn)rontSide Illumination）結(jié)構(gòu)。光電二極管位于金屬連接層下方，部分入射光線會(huì)被金屬線路阻擋或反射，而且反射還有可能對(duì)鄰近的像素造成串?dāng)_。背照式（BSI，BackSide Illumination）結(jié)構(gòu)中金屬連接層位于光電二極管下方，光線透過鏡頭和濾光片后直接照在受光面上，增加了受光面積，在弱光環(huán)境下也具有較好的成像效果。電路無需和光電二極管爭(zhēng)搶面積，更大規(guī)模的電路有助于提高速度。

    背照式雖然將部分電路放在像素層下方，但仍有部分電路和像素在同一平面，下方有支持基板。堆棧式（Stacked）在背照式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，將像素區(qū)和處理電路分別制作在兩塊晶圓上，電路移至像素下方再貼合在一起。堆棧式在傳感器上集成更多像素，同時(shí)由于像素和電路獨(dú)立，因此可針對(duì)像素部分做畫質(zhì)優(yōu)化，針對(duì)電路部分做性能優(yōu)化。

    2010年前照式產(chǎn)品占據(jù)絕大部分，但是背照式產(chǎn)量已經(jīng)開始快速增長(zhǎng)。2012年背照TSV堆棧式產(chǎn)品產(chǎn)量開始增長(zhǎng)，2014年前照式產(chǎn)量開始下滑，2015年背照式產(chǎn)量開始下滑。2016年背照混合堆棧式產(chǎn)量開始增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)未來仍以背照TSV堆棧式為主?；旌隙褩Ｊ疆a(chǎn)量也將增長(zhǎng)，但前照式和背照式產(chǎn)量將持續(xù)衰退。

    CIS芯片朝著多功能化、高幀速率、寬動(dòng)態(tài)范圍、高分辨率、低噪聲技術(shù)、模塊化、低功耗方向發(fā)展。3D堆棧是重要的演進(jìn)方向。索尼持續(xù)進(jìn)行3D堆棧CIS芯片的研發(fā)，2017年2月公布了3層CIS器件，包括頂層BSI傳感器、中層DRAM、底層ISP。

2010~2022年各類型CIS產(chǎn)品產(chǎn)量

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堆棧式CIS發(fā)展歷程

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