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中國(guó)CMOS圖像傳感器如何突圍?

2019-10-10 09:11 半導(dǎo)體行業(yè)觀察

導(dǎo)讀:整體看來(lái),我國(guó)本土CIS與國(guó)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(chǎng)在中國(guó)的發(fā)展熱潮,來(lái)?yè)屨嘉磥?lái)CIS的發(fā)展機(jī)會(huì)。

在最初的數(shù)碼相機(jī)上,圖像傳感器得到了發(fā)展,而后逐漸延伸到了手機(jī)、安防、汽車等眾多領(lǐng)域。在這個(gè)過(guò)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(lái)自“Unsplash”

在影像需求日益強(qiáng)勁的今天,圖像傳感器作為這其中的重要元件,也受到市場(chǎng)眾多企業(yè)的重視。在最初的數(shù)碼相機(jī)上,圖像傳感器得到了發(fā)展,而后逐漸延伸到了手機(jī)、安防、汽車等眾多領(lǐng)域。在這個(gè)過(guò)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(chǎng)

據(jù)美國(guó)集成電路研究調(diào)查公司統(tǒng)計(jì)顯示,CMOS圖像傳感器的市場(chǎng)最近6年保持年均10%以上增長(zhǎng)。另?yè)?jù)IC Insights 預(yù)期,2019 年CIS銷售額將成長(zhǎng) 9%,達(dá)到 155 億美元的歷史新高水平,隨后在 2020 年預(yù)期成長(zhǎng) 4%,達(dá)到 161 億美元。預(yù)測(cè)在 2018 至 2023 年期間,CIS的銷售額復(fù)合年成長(zhǎng)率(CAGR) 將達(dá)到達(dá) 8.7%。

從全球CIS市場(chǎng)份額來(lái)看,日韓在該領(lǐng)域上掌握著絕大部分的市場(chǎng)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(jià)值已達(dá)120億美元,同比增長(zhǎng)5.1%。其中索尼的市場(chǎng)份額達(dá)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(chǎng)份額。排在第2位的韓國(guó)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(bào)道顯示,索尼在圖像傳感器市場(chǎng)的成就來(lái)自于2010年,索尼做出的一個(gè)決定——2010年9月,索尼宣布計(jì)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(kuò)增產(chǎn)量。同年年底,索尼宣布在長(zhǎng)崎技術(shù)中心投入1000億日元擴(kuò)產(chǎn)。

這項(xiàng)計(jì)劃包括投入到,從東芝收購(gòu)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(shí)現(xiàn)索尼CMOS圖像傳感器的差異化競(jìng)爭(zhēng)”。按照這個(gè)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(gòu)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(lái),在半導(dǎo)體領(lǐng)域格外活躍的三星,也開(kāi)始試圖搶占索尼占有的CIS市場(chǎng)份額。而這主要體現(xiàn)其CIS在消費(fèi)電子市場(chǎng)的表現(xiàn),據(jù)韓媒報(bào)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(dòng)式圖像傳感器“ISOCELL Bright HMX”。自今年5月推出6400萬(wàn)像素產(chǎn)品后,短短3個(gè)月,再次將像素?cái)?shù)增至1.6倍以上。在早些時(shí)間,三星還與小米進(jìn)行了合作,試圖在相機(jī)上發(fā)力。

集成電路設(shè)計(jì)業(yè)

目前,在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域排名第三位的是我國(guó)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(dòng)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(yíng)收已達(dá)100億元。同時(shí),據(jù)公開(kāi)資料顯示,韋爾股份(603501)并購(gòu)豪威科技已于2019年6月過(guò)會(huì)。在韋爾股份于今年8月30日發(fā)布的中報(bào)數(shù)據(jù)顯示,豪威科技在2019年上半年度(1—6月),營(yíng)收為42億元。

聯(lián)營(yíng)企業(yè)

由上述消息來(lái)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(guò)特定市場(chǎng)的發(fā)展,來(lái)?yè)屨棘F(xiàn)有或未來(lái)的市場(chǎng)份額。

反觀我國(guó),在早期的發(fā)展,我們錯(cuò)過(guò)了CCD的機(jī)會(huì),而CMOS圖像傳感器也是從近幾年才開(kāi)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(shì)。但是,通過(guò)近兩年來(lái)相關(guān)政策對(duì)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(yíng)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(jìn)入CIS市場(chǎng)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(chǎng)成績(jī)斐然的比亞迪微電子。

結(jié)合上述國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況來(lái)看,CIS廠商都針對(duì)自身優(yōu)勢(shì),在某個(gè)領(lǐng)域上取得了成績(jī)。那么,將目光放長(zhǎng)遠(yuǎn)些,又有哪些市場(chǎng)領(lǐng)域,將帶給CIS明日之光?

圖像傳感器的破局點(diǎn)

通過(guò)近幾年來(lái),CIS的表現(xiàn)來(lái)看,CIS在眾多特定的市場(chǎng)領(lǐng)域上迸發(fā)了活力。其中,手機(jī)市場(chǎng)也是促使CIS快速發(fā)展的市場(chǎng)之一。加之近些年來(lái)伴隨著手機(jī)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(diǎn)在于手機(jī)領(lǐng)域迅速采用雙攝像頭。另外,手機(jī)前置雙攝像頭也有進(jìn)展,主要應(yīng)用是生物識(shí)別,人臉識(shí)別和虹膜識(shí)別。

同時(shí),在手機(jī)繼續(xù)向前發(fā)展的過(guò)程中,我們也不難發(fā)現(xiàn),手機(jī)攝像頭的增多和越來(lái)越豐富的生物識(shí)別技術(shù)正在被應(yīng)用到我們的手機(jī)當(dāng)中,甚至可以作為手機(jī)的特色來(lái)面向廣大消費(fèi)者。由此可見(jiàn),手機(jī)廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)和差異化與CMOS圖像傳感器密切相關(guān)。

從手機(jī)方面來(lái)看,據(jù)MEMS的報(bào)道顯示,手機(jī)攝像頭中的CMOS圖像傳感器芯片一直由日本在引領(lǐng)市場(chǎng),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(wàn)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(jì)顯示,2014年,格科微CMOS Image Sensor IC的出貨量超過(guò)9.4億顆芯片,LCD 驅(qū)動(dòng)芯片的出貨量超過(guò)1億顆,全年銷售總額突破3.5億美金,在國(guó)內(nèi)CMOS圖像傳感器芯片的出貨量市場(chǎng)占有率排名第一,全球市場(chǎng)占有率排名第二。據(jù)悉,目前,格科微的營(yíng)收早已突破10億人民幣,但由于非上市公司,目前筆者沒(méi)有查閱到更精確的公開(kāi)營(yíng)收數(shù)字。

攝像頭芯片

(據(jù)據(jù)旭日大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),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(jī)市場(chǎng)外,據(jù)IC Insights最新的報(bào)告中稱,在CIS市場(chǎng),在未來(lái)五年內(nèi),汽車系統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)預(yù)期將快速成長(zhǎng),至 2023 年,汽車系統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)銷售額的 CAGR 將達(dá)到 29.7% 至 32 億美元,占總銷售額的 15%。而 PC 和平板計(jì)算機(jī)中CIS的銷售額 CAGR 將為 5.6%,達(dá)到 9.9 億美元。

而這一觀點(diǎn)也得到了眾多CIS廠商的認(rèn)可。思特威認(rèn)為,目前中國(guó)的圖像傳感器市場(chǎng),以索尼、三星為首的日韓力量尤為強(qiáng)勁,尤其是移動(dòng)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(jī)等其他細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域,中國(guó)廠商的表現(xiàn)則更為亮眼。

以安防方面為例,據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息的統(tǒng)計(jì)顯示,在國(guó)內(nèi),安防市場(chǎng)具體到市場(chǎng)結(jié)構(gòu)層面,安防工程(57%)、安防產(chǎn)品(35%)占比最大,安防運(yùn)營(yíng)服務(wù)占比僅為8%,從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看,視頻監(jiān)控占比近 50%,為最核心安防應(yīng)用。同時(shí)在這份報(bào)告中還提到,視頻監(jiān)控作為國(guó)內(nèi)安防市場(chǎng)占比最高的細(xì)分行業(yè),一直保持著高增長(zhǎng)姿態(tài),高清攝像頭成為市場(chǎng)增長(zhǎng)的爆發(fā)點(diǎn),也帶動(dòng)了相關(guān)CIS市場(chǎng)的成長(zhǎng)。

根據(jù)Techno Systems Research最新報(bào)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(duì)于未來(lái)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(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展,以及智能城市發(fā)展的趨勢(shì),中國(guó)安防市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大,也為CMOS圖像傳感器創(chuàng)造了一個(gè)潛力巨大的市場(chǎng)。隨著安防攝像頭應(yīng)用場(chǎng)景的拓展,安防攝像頭對(duì)于低光照、寬動(dòng)態(tài)范圍等性能的需求逐漸提升。就此趨勢(shì),思特威通過(guò)全彩夜視技術(shù)、近紅外增強(qiáng)技術(shù)等創(chuàng)新技術(shù),解決了客戶的痛點(diǎn),從而獲得了中國(guó)乃至全球安防市場(chǎng)的認(rèn)可。

(圖片來(lái)源:Techno Systems Research)

(圖片來(lái)源:Techno Systems Research)

另外,就目前汽車市場(chǎng)來(lái)看,汽車圖像傳感器全球銷售量呈逐年上漲的趨勢(shì)。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(jī)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(dá)51億臺(tái),預(yù)計(jì)2019年將達(dá)65億臺(tái)。除此以外,F(xiàn)V/MV的全球銷售量也蘊(yùn)藏著巨大的潛力,預(yù)計(jì)2019年其銷量將達(dá)40億臺(tái),2021年直達(dá)75億臺(tái),直逼后視攝像頭銷量。

(來(lái)源:西南證券)

(來(lái)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(jī)。公司認(rèn)為,得益于智能手機(jī)、汽車自動(dòng)駕駛、人臉識(shí)別監(jiān)控以及工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等行業(yè)市場(chǎng)的快速發(fā)展,CIS市場(chǎng)規(guī)模近年來(lái)也迎來(lái)了持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng),位居國(guó)內(nèi)銷量前三。同時(shí),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(guò)百萬(wàn)顆,但是在高端汽車CIS市場(chǎng)仍然是國(guó)外廠商為主。

中國(guó)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(jī)、安防和汽車的發(fā)展。同時(shí),我們也都知道,現(xiàn)在,這三個(gè)新興領(lǐng)域的發(fā)展都向AI靠攏。在AI的發(fā)展過(guò)程中,讓機(jī)器“看的見(jiàn)”又是一個(gè)重要的研究方向。而CIS芯片作為圖像識(shí)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(dòng)駕駛 、 人臉識(shí)別 、 機(jī)器視覺(jué) 等應(yīng)用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

近年來(lái),中國(guó)在人工智能上的發(fā)展迅速,并由此也帶動(dòng)一系列產(chǎn)業(yè)的升級(jí)發(fā)展。新興領(lǐng)域市場(chǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富并得以持續(xù)演進(jìn),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(chǎng)為本土CIS廠商帶來(lái)了發(fā)展機(jī)會(huì)——在類似移動(dòng)設(shè)備等傳統(tǒng)領(lǐng)域,本土CIS廠商很難撼動(dòng)國(guó)際巨頭的地位,但是隨著安防、汽車(特別是自動(dòng)駕駛應(yīng)用)、機(jī)器視覺(jué)等應(yīng)用領(lǐng)域的興起,面對(duì)全新的應(yīng)用市場(chǎng),國(guó)內(nèi)企業(yè)能夠和國(guó)際巨頭站在同一個(gè)起跑線上。

針對(duì)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(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用中起著舉足輕重的地位,目前國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí)CMOS圖像傳感器芯片大部分依賴于進(jìn)口,其中的絕大部分采用美國(guó)的CMOS圖像傳感器芯片。在這種情況下,比亞迪微電子成功開(kāi)發(fā)出了車規(guī)級(jí)CMOS圖像傳感器芯片,解決了車規(guī)級(jí)CMOS圖像傳感器芯片被外國(guó)廠商壟斷貨源的問(wèn)題。同時(shí),比亞迪微電子還表示,公司會(huì)將繼續(xù)在手機(jī)、車載、安防、工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域市場(chǎng)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(guó)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(shí)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(dá)了一個(gè)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(shí)候,格科微指出,目前國(guó)內(nèi)的大部分CIS傳感器公司,和國(guó)際廠商之間依然存在較大的差距,主要是因?yàn)楹笳咴趯?duì)工藝的理解上,對(duì)電路設(shè)計(jì)的完美度上,都有較長(zhǎng)時(shí)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(shì)巨大。格科的成功是因?yàn)楹茉缇透行緡?guó)際有密切的合作,而中國(guó)其他一些小的設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)的廠商想要追趕都很不容易,大家的首要問(wèn)題都是“活下來(lái)”,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(guó)外廠商相比,國(guó)內(nèi)廠商還在人才吸引能力等方面仍然存在一些劣勢(shì),但公司指出了這種差距正在逐漸縮小。公司認(rèn)為,隨著國(guó)內(nèi)加大了對(duì)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(guó)的各大高校中誕生,同時(shí)也有大量海外歸國(guó)人才進(jìn)行補(bǔ)充,國(guó)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(guó)內(nèi)傳感器廠商對(duì)圖像傳感器的機(jī)理、新的前沿技術(shù)等這類需要大投入的研究未能進(jìn)行深入、持續(xù)的研究,但正是這類研究一旦突破出成果,會(huì)形成行業(yè)方向的變化,誰(shuí)先突破誰(shuí)就能拔得頭籌。因此國(guó)內(nèi)傳感器的產(chǎn)品只能進(jìn)行跟隨,無(wú)法抓取高毛利,產(chǎn)品始終處于中、低端市場(chǎng),對(duì)市場(chǎng)的話語(yǔ)權(quán)較低。

綜合以上觀點(diǎn)來(lái)看,我們應(yīng)該清醒地意識(shí)到,中國(guó)擁有著巨大的CIS市場(chǎng),也有一部分廠商已經(jīng)向CIS中高端市場(chǎng)邁進(jìn),但整體看來(lái),我國(guó)本土CIS與國(guó)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(chǎng)在中國(guó)的發(fā)展熱潮,來(lái)?yè)屨嘉磥?lái)CIS的發(fā)展機(jī)會(huì)。