我國圖像傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展兩大難題和三點(diǎn)建議

圖像傳感器作為攝像頭模組的核心部件，廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、汽車、安防監(jiān)控、航空航天等領(lǐng)域。我國擁有全球最大的圖像傳感器市場，然而在高端消費(fèi)類電子領(lǐng)域的市場份額幾乎被索尼和三星占據(jù)。隨著智能手機(jī)采用多攝方案的增加以及IoT、AI、ADAS等技術(shù)帶動攝像頭應(yīng)用場景的拓展，市場對CIS需求日益旺盛。我國應(yīng)緊抓市場機(jī)遇和我國巨大的市場優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)在圖像傳感器領(lǐng)域的騰飛。

CMOS圖像傳感器市場火熱

作為電子設(shè)備的“眼睛”，圖像傳感器近年來成為市場的焦點(diǎn)，成為半導(dǎo)體行業(yè)最炙手可熱的領(lǐng)域之一。目前，CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器（CIS）是被普遍采用的兩種圖像傳感器。CCD圖像傳感器具有量子效率高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)被應(yīng)用于廣播電視和工業(yè)監(jiān)測等領(lǐng)域。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)和CMOS制造工藝水平的提高，CIS由于尺寸小、低成本、功耗低、集成度高等諸多優(yōu)點(diǎn)在民用消費(fèi)電子市場逐漸取代傳統(tǒng)的CCD圖像傳感器，帶動了圖像傳感器市場的發(fā)展。根據(jù)WSTS數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2019年全球圖像傳感器銷售規(guī)模達(dá)到193.2億美元，其中，CIS貢獻(xiàn)188.1億美元，同比增長26.3%，CIS已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中增長最快的產(chǎn)品之一。

索尼三星占據(jù)7成全球市場

CIS產(chǎn)業(yè)鏈主要有兩種模式，一種是以索尼和三星為代表的IDM模式，另一種是以豪威科技、格科微等為代表的Fabless模式，豪威、格科微負(fù)責(zé)設(shè)計，芯片制造委托給臺積電、中芯國際生產(chǎn)，封測交給晶方、華天科技等企業(yè)。此外還存在安森美、意法半導(dǎo)體等輕晶圓廠（fab-lite）模式，其自己只生產(chǎn)特定產(chǎn)品，其他均委托給下游環(huán)節(jié)企業(yè)生產(chǎn)及封測。目前，格科微擬在上海臨港新片區(qū)投資建設(shè)12英寸CIS集成電路特色工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目，屆時有望成為我國CIS領(lǐng)域的IDM企業(yè)。

在全球CIS市場競爭格局中，據(jù)IHS Markit數(shù)據(jù)顯示，在CIS市場份額上，目前索尼以占比49.2%的絕對優(yōu)勢位于霸主地位，三星以19.8% 位居第二。其中，索尼長期植根于數(shù)碼攝像技術(shù)，得益于帶給市場的高像素、高感光、新結(jié)構(gòu)的CIS，其攝像頭芯片一直是中高端旗艦手機(jī)的標(biāo)配。三星背靠其集團(tuán)資源，CIS市占率位列第二，目前由于下游需求旺盛，相關(guān)DRAM產(chǎn)能正在轉(zhuǎn)換生產(chǎn)CIS，以擴(kuò)大其市場份額。我國在CIS領(lǐng)域也涌現(xiàn)出眾多優(yōu)秀的企業(yè)。例如，豪威科技在全球車載CIS領(lǐng)域市占率排名第二。格科微在國內(nèi)CIS出貨量位列第一。思比科CIS在國內(nèi)中低端智能手機(jī)市場占有較高份額。思特威在全球率先推出基于電壓域架構(gòu)和Stack BSI工藝的全局曝光CIS芯片，在視頻監(jiān)控領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位。比亞迪微電子在CIS領(lǐng)域也表現(xiàn)突出。目前，豪威科技和思比科已被韋爾股份收購，成為其子公司。國內(nèi)企業(yè)正在依托自主核心技術(shù)，不斷擴(kuò)大在中低端產(chǎn)品的市場份額，同時豪威科技2月份發(fā)布6400萬像素的CIS（OV64C），正在積極向高端市場邁進(jìn)。

全球市場迎來三大機(jī)遇

一是智能手機(jī)領(lǐng)域帶來的機(jī)遇。手機(jī)是CIS最大的終端用戶市場。據(jù)Counterpoint Research統(tǒng)計，2019年全球智能手機(jī)出貨量前十中，國產(chǎn)廠商占七位（包括華為、小米、OPPO、VIVO、聯(lián)想、Realme、TECNO）。其中，華為以2.385億部成為全球第二，小米以1.245億部位居全球第四，OPPO以1.198億部位居全球第五，國產(chǎn)手機(jī)廠商給CIS帶來了巨大的市場需求。此外，由于消費(fèi)者對高質(zhì)量攝像需求的提高，手機(jī)攝像頭在光學(xué)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新與升級，智能手機(jī)采用多攝配置的方案逐漸提升。三星2月份發(fā)布的Galaxy S20 Ultra在攝像頭配置上擁有五攝(后四+前一)的解決方案。其中“后四+前一”的五攝具體配置包括108MP主攝+12MP超廣角+48MP長焦+ToF鏡頭的后置四攝和40MP的前置單攝。小米2月份發(fā)布的小米10 Pro在拍照方面擁有后置108MP主攝+20MP超廣角+12MP人像鏡頭+8MP長焦四攝和前置20M單攝的5攝配置。

二是汽車電子領(lǐng)域帶來的機(jī)遇。隨著傳統(tǒng)汽車面向更加智能、安全的發(fā)展趨勢，以及未來新車使用先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動駕駛（AD）的解決方案的推進(jìn)，汽車電子已成為CIS增長速度最快的細(xì)分市場。傳統(tǒng)汽車為輔助日常停車，安裝倒車影像已成為主流。此外，隨著ADAS技術(shù)在汽車上應(yīng)用的推進(jìn)，更多的傳感器將被使用，以Tesla為例，其在汽車上裝配有8個攝像頭。因此，作為感知周圍圖像信息的攝像頭，勢必會在汽車領(lǐng)域迎來新一輪增長。

三是安防監(jiān)控領(lǐng)域帶來的機(jī)遇。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國安防市場（包括安防產(chǎn)品、安防工程和報警運(yùn)營服務(wù)及其他）規(guī)模約8千億元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先國外其他地區(qū)。其中，安防監(jiān)控領(lǐng)域市場份額相對較大。攝像頭作為安防監(jiān)控領(lǐng)域的重要組成部分，使得安防監(jiān)控領(lǐng)域給CIS提供了巨大的應(yīng)用場景。此外，隨著5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，安防監(jiān)控行業(yè)正在從“傳統(tǒng)”到“智慧”升級，進(jìn)而給CIS市場注入了新的活力。

我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨兩大難題

一是先進(jìn)技術(shù)積累薄弱，高端產(chǎn)品供應(yīng)不足。目前國內(nèi)CIS企業(yè)的產(chǎn)品主要應(yīng)用于中低端領(lǐng)域。在旗艦和高端機(jī)型手機(jī)等高端消費(fèi)類電子產(chǎn)品的主攝上，索尼和三星在市場上形成絕對壟斷，我國CIS企業(yè)在高端市場幾乎沒有話語權(quán)。索尼、三星等國際一流廠商在圖像傳感器領(lǐng)域積累多年，索尼于1996年開始生產(chǎn)CIS并于2000年推出了首個CIS（IMX001）。國內(nèi)企業(yè)由于起步較晚，關(guān)鍵核心技術(shù)積累不占據(jù)優(yōu)勢，導(dǎo)致國產(chǎn)高性能成像CIS缺乏。

二是產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作不足，協(xié)同創(chuàng)新有待加強(qiáng)。目前，索尼和三星是CIS領(lǐng)域的絕對技術(shù)引領(lǐng)者和市場占有者。它們的運(yùn)作模式均屬于IDM型，這使得產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)和工藝制造可以緊密結(jié)合、同時發(fā)展。對于具有特殊制程的CIS，先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展使得電路設(shè)計和工藝設(shè)計的緊密結(jié)合尤為重要。目前，我國在CIS領(lǐng)域還沒有形成IDM模式的企業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)協(xié)同不強(qiáng)，導(dǎo)致我國CIS產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新不足，使得設(shè)計者設(shè)計產(chǎn)品時不能很好考慮到工藝設(shè)計，引起企業(yè)核心競爭力不足。

三點(diǎn)建議助力國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

一是積極布局前沿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)引領(lǐng)。積極通過開發(fā)先進(jìn)材料、先進(jìn)工藝等途徑生產(chǎn)出高性能圖像傳感器。布局研發(fā)基于量子點(diǎn)、有機(jī)光導(dǎo)膜（Organic-Photoconductive-Film，OPF）材料、石墨烯-CMOS集成技術(shù)的圖像傳感器，不斷推進(jìn)相關(guān)前沿技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國企業(yè)在圖像傳感器領(lǐng)域的技術(shù)引領(lǐng)。

二是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)深度合作，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同共贏。目前，索尼和三星是CIS領(lǐng)域絕對的技術(shù)引領(lǐng)者。索尼開發(fā)了背照式（BSI）CIS技術(shù)和堆棧式（Stack）CIS技術(shù)，并率先生產(chǎn)出基于Cu-Cu連接技術(shù)的CIS。三星引入像素隔離（ISOCELL）技術(shù)來優(yōu)化圖像傳感器的像素結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)它們的運(yùn)作模式均屬于IDM模式?？紤]到國內(nèi)CIS廠商體量偏小，建議國內(nèi)廠商設(shè)計團(tuán)隊與晶圓廠之間加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，促進(jìn)深度合作，可通過建立虛擬IDM的方式，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作水平、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同共贏。

三是緊抓全球市場機(jī)遇和我國市場優(yōu)勢，尋求產(chǎn)品的差異化應(yīng)用場景。隨著未來汽車不斷地采用ADAS和AD的解決方案，汽車電子領(lǐng)域已成為CIS增長速度最快的細(xì)分市場。此外，CIS在安防、醫(yī)療等場景不斷滲透。我國廠商應(yīng)緊抓市場機(jī)遇，利用好我國巨大的市場優(yōu)勢拓展其在汽車電子等領(lǐng)域的應(yīng)用以及深耕無人機(jī)、智能機(jī)器人、AR/VR等細(xì)分領(lǐng)域，不斷豐富產(chǎn)品種類，尋求產(chǎn)品的差異化應(yīng)用場景。