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光學創(chuàng)新永不眠,新動向精彩紛呈

SUYb_GeWu_IOT ? 來源:lp ? 2019-04-17 16:20 ? 次閱讀

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研究背景

光學創(chuàng)新因為能給用戶帶來非常直觀而明顯的體驗提升,成為各大手機廠商進行差異化競爭的焦點,也讓光學成為智能手機創(chuàng)新的主戰(zhàn)場之一,當前三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing正成為光學下一階段創(chuàng)新的主軸。三攝像頭在華為的帶動下成為2018年的亮點,可以帶來更好的成像質(zhì)量和變焦效果,有望在2019年被更多廠商采用;潛望式攝像頭則在OPPO的帶領下,有望被華為等廠商迅速跟進,快速滲透;自從iPhoneX開始搭載3D Sensing功能以來,蘋果已在2019年新款iPhone和iPad中全面配備3D Sensing,未來蘋果有望在旗下產(chǎn)品中全面配備3D Sensing。

我們區(qū)別于市場的觀點

光學創(chuàng)新永不眠,當前三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing正逐漸成為新的潮流,給產(chǎn)業(yè)鏈帶來更大的市場空間。我們區(qū)別于市場的觀點主要有以下兩點:

1)我們認為三攝像頭和潛望式攝像頭有望成為2019年創(chuàng)新的重頭戲。在手機進入存量市場之后,任何能吸引用戶換機的創(chuàng)新都將給手機廠商迅速采用,這一點在雙攝和全面屏方面體現(xiàn)得特別明顯。三攝的成像質(zhì)量和光學變焦能力相比雙攝又有了大幅提高,并且在華為的帶動下,有望在2019年開始快速滲透。潛望式攝像頭的光學變焦能力實力強勁,在OPPO、華為的帶領下,有望在2019年也加速滲透。

2)我們認為大陸光學產(chǎn)業(yè)鏈將在上述創(chuàng)新中扮演重要角色。在經(jīng)過多年的發(fā)展之后,大陸廠商已經(jīng)在準直鏡頭、光學鏡頭、濾光片、模組等環(huán)節(jié)具備了較強實力,涌現(xiàn)出了一批優(yōu)質(zhì)的上市公司。除此之外,大陸廠商正在突破圖像傳感器、VCSEL激光源等更高難度的產(chǎn)品,向高附加值產(chǎn)品延伸。兩大創(chuàng)新帶來的是全新的增量市場,競爭烈度較小,進入供應鏈的廠商可以充分享受到創(chuàng)新帶來的紅利。

投資觀點

三攝像頭和潛望式則有望在華為、OPPO的帶領下,在2019年得到快速滲透;蘋果給iPad Pro配備3D Sensing功能,未來將全面使用3D Sensing取代指紋識別。光學創(chuàng)新帶來全新的增量市場,空間廣闊,我們首次覆蓋光學行業(yè),給予“買入”評級。歐菲科技在模組領域具備很強實力,已進入頂級客戶供應鏈,有望分享行業(yè)紅利,維持“買入”評級。水晶光電在紅外截止濾光片和窄帶濾光片領域?qū)嵙Τ霰?,客戶?yōu)質(zhì),也有望借助創(chuàng)新得到較快發(fā)展,首次覆蓋給予“買入”評級。舜宇光學科技在模組和鏡頭領域均是業(yè)內(nèi)領先企業(yè),也將受益光學創(chuàng)新,維持“買入”評級。瑞聲科技研發(fā)的WLG有望在3D Sensing得到使用,給公司貢獻新的成長動力,維持“增持”評級。

1、光學創(chuàng)新永不眠,新動向精彩紛呈

1.1、光學始終是智能手機創(chuàng)新的主戰(zhàn)場之一

光學創(chuàng)新因為能給用戶帶來非常直觀而明顯的體驗提升,成為各大手機廠商進行差異化競爭的焦點,也讓光學成為智能手機創(chuàng)新的主戰(zhàn)場之一?;仡櫄v史,我們發(fā)現(xiàn)圍繞著帶來更好的拍照體驗這個目標,光學經(jīng)歷了像素升級、光學防抖、大光圈、長焦鏡頭、光學變焦、多透鏡設計、雙攝像頭等多種創(chuàng)新,其中以像素升級和雙攝像頭最為典型。

iPhone作為智能手機的開創(chuàng)者和標桿,其像素升級歷史最為典型。第一代iPhone的后置攝像頭像素只有200萬,隨后逐步升級到現(xiàn)在的1200萬;前置攝像頭則從iPhone 4的30萬像素,逐步升級到了現(xiàn)在的700萬像素。在蘋果的帶動之下,安卓手機廠商也積極升級手機攝像頭像素,并在2011-2015年形成了“像素大戰(zhàn)”。

雙攝像頭則是光學的另一重大升級。華為在2016年4月發(fā)布與德國徠卡合作的旗艦手機P9,開創(chuàng)智能手機的雙攝浪潮。P9配備雙1200萬像素后置攝像頭,兩顆攝像頭分別負責彩色和黑白功能。彩色攝像頭用來獲取物體的色彩,而黑白攝像頭用來獲取物體的細節(jié),然后將兩個圖片融合為一張最終的圖片。P9的雙攝大幅提升照片質(zhì)量,受到了消費者的熱烈歡迎,并且是華為第一次成功引領產(chǎn)品創(chuàng)新,是華為手機品牌美譽度得以提升的重大功臣。

蘋果則在2016年9月發(fā)布了配備雙攝像頭的iPhone 7 Plus。iPhone 7 Plus采用廣角+長焦鏡頭,通過左右攝像頭使用不同的FOV(可視角),使兩個攝像頭取景不同。當拍近景時,使用廣角鏡頭,拍遠景時,使用長焦鏡頭,從而實現(xiàn)光學變焦功能。iPhone 7 plus的雙攝受到了消費者的熱烈歡迎,并由于蘋果在智能手機行業(yè)的標桿地位,迅速被眾多安卓手機廠商所學習。

光學行業(yè)發(fā)展到今天出現(xiàn)了新的動向,三攝像頭、潛望式攝像頭與 3D Sensing 成為行業(yè)下一階段創(chuàng)新的重點。三攝像頭則在雙攝的基礎上再次大幅提升拍照質(zhì)量,有望在華為的帶動下成為下一階段的發(fā)展趨勢;潛望式攝像頭由于可以實現(xiàn)遠距離光學變焦,有望在 2019 年迎來大發(fā)展;3D Sensing因為具備更高的安全性,并且可以帶來 VR/AR 等更大的創(chuàng)新潛力,正逐步取代指紋識別成為手機標配。

1.2、華為引領三攝浪潮,滲透率有望快速提高

華為在 2018 年發(fā)布的 P 系列和 Mate 系列兩大旗艦機中均采用了三攝像頭設計。 P20 Pro 與 Mate20 Pro 均配備一顆 4000 萬像素的主攝像頭、一顆 2000 萬像素的副攝像頭、一顆 800 萬像素的遠攝像頭,三顆攝像頭分別起到彩色廣角、黑白廣角、彩色長焦的功能。

具體在進行拍攝時,通常是兩顆攝像頭在工作,要么是彩色+黑白,要么是長焦+黑白,三顆攝像頭通常不會一起工作。

三攝的第一大優(yōu)勢是暗光場景下的強大拍照能力,這個時候使用的是彩色+黑白兩顆攝像頭,彩色攝像頭用于成像,黑白攝像頭用于捕捉細節(jié)。彩色主攝像頭的傳感器尺寸較大,可以獲取更多的進光量,再加上黑白攝像頭帶來的細節(jié)捕捉,可以在暗光下獲得更好的成像。

盡管彩色主攝像頭采用4000萬像素,但華為P20 Pro在自動模式下并非直接輸出4000萬像素的照片,而是采用4合1的方式,靠4000萬像素感光元件輸出一張1000萬像素的照片,以有效提升暗光場景的拍照能力。如果需要輸出4000萬像素的照片,需要單獨進行設置。

三攝的第二大優(yōu)勢是變焦能力。華為P20 Pro提供了3倍光學變焦和5倍三攝變焦兩種變焦模式,其中3倍光學變焦用到長焦+黑白兩顆攝像頭,5倍三攝變焦則要分別用到彩色+黑白和廣角+黑白兩種模式。

由于長焦攝像頭的80mm焦距剛好是主攝像頭27mm焦距的三倍,所以當需要變焦拍攝遠處的景象時,可以從主攝像頭切換到長焦攝像頭,從而實現(xiàn)模擬3倍光學變焦,這一點與iPhone的光學變焦原理是相同的。這種變焦實際上是“突然”發(fā)生的,但通過算法的調(diào)校,可以讓這個過程平滑化,讓拍攝者不會感到突兀。

由于只有兩種焦距的攝像頭,所以實際上只能實現(xiàn)3倍光學變焦,5倍三攝變焦實際上是對照片進行裁剪優(yōu)化得到的。由于4000萬像素彩色主攝像頭的成像效果非常好,所以在需要實現(xiàn)5倍三攝變焦時,會把這顆攝像頭的圖像和長焦攝像頭的圖像進行裁剪優(yōu)化,再加上黑白攝像頭的細節(jié)能力,從而呈現(xiàn)出5倍變焦的效果。

三攝像頭在大幅提升成像效果的同時,也大幅增加了制造難點,這些難點可以概括為硬件和算法兩方面。

在硬件方面,難點在于攝像頭的一致性要求。這三顆攝像頭均可以實現(xiàn)成熟的單獨量產(chǎn),但組合起來就會出現(xiàn)一致性的問題。每顆攝像頭的加工過程和安裝位置都會產(chǎn)生細微差別,對于攝像頭這種高精度的裝置,1mm的偏差就足以毀掉整張照片。為此,華為在每條產(chǎn)線上引入了高精密的調(diào)校系統(tǒng),通過光學檢測人工智能來進行分析和校準,保證對焦和成像的準確性。

在算法方面,難點在于解決變焦時的轉換流暢度。由于三顆攝像頭是兩兩組合來使用的,在變焦時要實現(xiàn)攝像頭的切換,這個時候需要完美解決視差問題,即無論變焦到多少,切換到哪個攝像頭,都不能感覺到明顯的差異。為了實現(xiàn)像素級的精確,最終生成的圖像都需要上萬個點的對齊測試,這種算法的調(diào)校才是三攝的難點。

三攝像頭一方面可以大幅改善成像質(zhì)量,提供更好的光學變焦功能,另外一方面是對雙攝的進一步升級,在硬件和算法的層面擁有更好的基礎,可以更快地完成滲透。我們預計在華為的引領下,2019年將有包括蘋果、三星、OPPO、vivo、小米等眾多廠商開始使用三攝像頭。

1.3、潛望式攝像頭有望在2019年快速滲透

潛望式攝像頭是指將鏡頭與手機平面垂直放置的攝像頭。OPPO是最早推出潛望式攝像頭的手機廠商,其在2017年的MWC上首次展示了潛望式攝像頭技術。區(qū)別于傳統(tǒng)雙攝鏡頭的并列排布,OPPO將長焦鏡頭橫向排列,與廣角鏡頭形成垂直布局,由特殊的光學三棱鏡讓光線折射進入鏡頭組,實現(xiàn)成像。

潛望式攝像頭最大的優(yōu)勢是可以實現(xiàn)高倍數(shù)的光學變焦。變焦就是改變焦距,從而得到不同寬窄的視場角、不同大小的影像和不同的景物范圍。變焦通常有數(shù)碼變焦和光學變焦兩種方式,其中數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機內(nèi)的處理器,把圖片內(nèi)的每個像素面積增大,從而達到放大目的;光學變焦是依靠鏡頭中鏡片的移動(改變鏡片之間的距離),進而改變鏡頭的焦距,實現(xiàn)變焦。

光學變焦可以分為內(nèi)變焦和外變焦兩類方案。內(nèi)變焦指前后鏡片之間的距離不變,由之間的鏡片組前后移動變焦,簡單理解就是變焦在機身內(nèi)完成,攝像頭外觀沒有變化;而外變焦則是通過前鏡片組和后鏡片組移動變焦,類似于我們平常見到的伸縮式鏡頭。

由于智能手機需要保持輕薄,而使用伸縮式攝像頭會大幅增加手機的厚度,并且難以防水防塵,所以內(nèi)變焦是手機實現(xiàn)光學變焦的主要方式。但由于手機厚度有限, 水平放置的攝像頭只能有較小的焦距,光學變焦能力有限,所以通過采用潛望式攝像頭的設計,能大幅增加攝像頭的焦距,實現(xiàn)更好的光學變焦。

OPPO已在1月17日正式發(fā)布了其最新的潛望式攝像頭技術,支持十倍光學變焦。該技術采用“接棒式”三攝配置方案,其中長焦攝像頭采用潛望式結構,等效焦距為159mm,另外超廣角鏡頭的等效焦距為15.9mm,再加上超清主攝,這樣就構成了等效焦距15.9mm—159mm的三攝鏡頭組。OPPO的這款產(chǎn)品也贏得了MWC 2019的優(yōu)秀技術獎。

在手機行業(yè)進入存量競爭之后,任何能吸引消費者的功能都成為手機廠商創(chuàng)新的重點。在OPPO的帶領下,我們預計華為、小米等手機廠商也將很快推出配備潛望式攝像頭功能的手機,潛望式攝像頭行業(yè)正引來快速發(fā)展的新階段。

1.4、3D Sensing快速滲透,行業(yè)規(guī)模不斷增長

3D Sensing是指獲取周圍環(huán)境的三維信息來進行識別的功能,被廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、交通、科研、國防等領域中,例如無人駕駛所使用的激光雷達就是3D Sensing的一個典型應用。

隨著技術的進步,3D Sensing逐步實現(xiàn)了小型化、低功耗,可以開始用于手機等消費級的電子產(chǎn)品中。當用于手機時,具有安全性高、使用簡便、適合全面屏設計等優(yōu)點,可以完美取代手機中的指紋識別解鎖。蘋果在2017年9月發(fā)布的iPhone X中首次配備3D Sensing功能,并命名為Face ID,并在2018年9月發(fā)布的iPhone XR、iPhone XS、iPhone XS Max中全面配備3D Sensing。

蘋果在2018年10月30日發(fā)布的最新款iPad Pro中,同樣去掉了指紋識別模塊,轉而使用3D Sensing功能,我們認為這將成為蘋果在iPad產(chǎn)品系列中全面使用3D Sensing的開始,未來3D Sensing將成為iPad的標配。

我們預計蘋果未來將在旗下產(chǎn)品中全線配備3D Sensing功能,由于蘋果產(chǎn)品的出貨量,未來3D Sensing將迎來廣闊的發(fā)展空間。

2、三攝+潛望式:打開產(chǎn)業(yè)鏈成長新空間

手機攝像頭主要由光學鏡頭(Lens)、音圈馬達(VCM)、紅外濾光片(IRCF)、圖像傳感器(Sensor)等組成。三攝相比單攝和雙攝分別增加兩顆和一顆攝像頭,潛望式則需要增加一組鏡片和折射鏡頭,將給整個攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈帶來新的市場空間,產(chǎn)業(yè)鏈相關企業(yè)將迎來新的成長動力。

從手機攝像頭產(chǎn)業(yè)鏈的價值量分布來看,CIS圖像傳感器占據(jù)了52%的價值量,是價值量最高的部件;光學鏡頭和模組的價值量占比分別達到了19%和20%,兩者旗鼓相當,僅次于CIS圖像傳感器;音圈馬達和紅外截止濾光片的價值量占比分別達到6%和3%,價值量較少。

2.1、光學鏡頭:設計和制造難度大,經(jīng)驗積累是關鍵

光學鏡頭的主要作用是利用光的折射和反射原理,搜集被拍攝物體的反射光并將其聚焦于圖像傳感器上。

手機攝像頭使用的鏡頭主要有塑膠和玻璃兩種材質(zhì)。塑膠鏡頭透光率不如玻璃鏡頭,但成型更為容易、良率較高、成本較低,通過不同形狀的塑膠鏡頭進行組合,也可以達到非常好的成像效果,所以手機攝像頭使用都是塑膠鏡頭。

衡量鏡頭解析力的常用指標是MTF(Modulation Transfer Function,調(diào)制轉換函數(shù)),它衡量的是鏡頭對對比度的還原情況。理想鏡頭的還原情況可以達到100%,最差的鏡頭無法還原對比度,所以MTF的值位于0—1區(qū)間內(nèi)。MTF的值越大,表明鏡頭的解析力越好。

例如在下圖中,黑白條的對比度原本是100%,但經(jīng)過鏡頭的處理之后,黑白條的中間地帶會由于光線的串擾而呈現(xiàn)灰色,這就是無法完全還原對比度的情況。在這個例子中,這個鏡頭的MTF值為90%,表示可以還原90%的對比度。

在手機可見光攝像頭中,盡管玻璃材料的透光量要好于塑膠鏡頭,但塑膠易于成型,可以組成各種所需要的組合,對光線的控制也更優(yōu),所以塑膠鏡頭的MTF反而會大于玻璃鏡頭?;诖耍覀冋J為塑膠鏡頭仍將是未來一段時間內(nèi)手機可見光鏡頭的主流,但玻璃鏡頭或玻塑混合鏡頭大概率也將會占有一席之地。

光學鏡頭具有非常高的技術難度,目前能大批量穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)鏡頭的廠商較為稀少。光學鏡頭的難點主要在于設計和制造環(huán)節(jié)。

光學鏡頭的難點之一在于設計環(huán)節(jié)。設計環(huán)節(jié)需要的是多年的經(jīng)驗積累,以及想象力的發(fā)揮,不僅僅是一門工程,更是一門藝術。每一個設計的光學鏡頭都可以專門申請專利,保護設計師的心血結晶。設計環(huán)節(jié)直接決定廠商能否生產(chǎn)某一規(guī)格的鏡頭,是進入這個行業(yè)的門票。

光線在穿過鏡頭時,會發(fā)生非常復雜的折射過程才能到達圖像傳感器。這些復雜的折射過程會使圖像傳感器上的成像與根據(jù)高斯光學得到的理論結果產(chǎn)生差距,這就是像差。

像差主要由三種原因產(chǎn)生:1)通光介質(zhì)的折射率隨波長變化而變化;2)透鏡表面通常為球面;3)光具有波粒二象性。由第一種原因產(chǎn)生的成像偏差稱為色差,第二種產(chǎn)生的成像偏差稱為球差,第三種產(chǎn)生的成像偏差稱為衍射效應。目前已知的像差已經(jīng)有幾百種,比如軸向色差、球差、橫向色差、慧差、場曲、像散和畸變等。

像差無法完全消除,所以這個世界不存在完美的鏡頭。光學設計就是通過組合不同形狀、不同數(shù)目的透鏡,實現(xiàn)對這些像差的控制,盡可能獲得盡可能完美的成像效果。但是因為像差實在太多,所以想實現(xiàn)完全的像差控制是不可能的,只能通過光學設計在眾多像差中取得平衡。光學設計不是工程,而是藝術,是對于美的理解,考驗的是光學設計師的經(jīng)驗、天賦和靈感。萊卡和蔡司作為最優(yōu)秀的光學廠商,引以為傲的正是其在光學設計上的深厚積累。華為與萊卡合作,主要的合作內(nèi)容就是萊卡幫助華為改善光學設計。

光學鏡頭的難點之二在于制造環(huán)節(jié)。如果說設計解決的是鏡頭廠商能否生產(chǎn)的問題,那么制造環(huán)節(jié)就是決定生產(chǎn)良率和一致性的關鍵。在模具、成型、組裝等環(huán)節(jié),對于生產(chǎn)精度都有非常高的要求,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯都會對最后的成像效果產(chǎn)生非常大的影響。

模具環(huán)節(jié)是塑膠鏡頭制造的最關鍵部分。模具的質(zhì)量直接影響鏡片的成型,所以需要非常高精度的模具,不僅需要有經(jīng)驗的設計人員來進行設計,還需要制造人員具有精密加工和檢測方面的基礎。

在設計模具時,應該將成型時的所有可能影響精度的因素加以控制,包括成型機、成型條件、成型材料。整體模具的設計需要注意成型機的尺寸和精度、成型條件和成型材料的特性,并考慮到具有累加性的誤差,如平行度、垂直度、同心度,以及影響塑膠流動的因素,例如排氣孔的位置和澆口形狀。

在制造模具時,需要考慮模具的加工方法、工作機械和模具材料,比如零件制造的機臺、方法、程序是否合理。任何失誤都會直接影響模具的尺寸精度,很容易導致模具無法達到設計的公差范圍。

在成型環(huán)節(jié),材料發(fā)生了相變化、密度變化、溫度變化以及壓力變化,必須嚴格精確控制這些變量才能使透鏡擁有良好的光學特性,這對廠商的生產(chǎn)提出了極高的要求,不僅需要高精度的儀器,還需要有經(jīng)驗的熟練工人才能完成操作,任何差錯都會影響最后的成像質(zhì)量。比如萊卡在冷卻成型時,是按照一小時下降一度的速率逐漸降低溫度的,以求得到最優(yōu)質(zhì)的光學鏡頭。

組裝環(huán)節(jié)是按照順序逐一將加工完成的鏡片、隔片、壓圈等部件完成裝配,并實現(xiàn)光學性能的過程,目前主要通過自動化方式實現(xiàn)組裝。鏡頭組裝技術要點十分復雜,對部件加工精度、組裝精度具有極高的要求,整體公差一般不超過3微米,而大立光等企業(yè)甚至達到2微米。組裝還需要經(jīng)驗豐富功底深厚的專家團隊,不斷改進探索,需要多年積累才能制作一顆合格的鏡頭。

光學鏡頭設計非常復雜,目前已知的像差就有數(shù)百種,仍有大量未知的像差不斷被發(fā)現(xiàn),需要在設計中被考慮進去。光線的折射和反射路徑數(shù)不勝數(shù),需要設計師去不斷計算和權衡。透鏡的形狀、位置、材料可以有無數(shù)種組合方式,讓設計師們有空間去不斷挖掘更好的設計。光學鏡頭行業(yè)永遠沒有進步的終點,永遠都有探索的空間。

正因為這個行業(yè)進步永無止境,所以時間和經(jīng)驗才顯得極為重要。無論是在設計還是在制造環(huán)節(jié),鏡頭行業(yè)都需要大量的經(jīng)驗積累和有經(jīng)驗的熟練工人,去掌握設計的技巧和制造中的know-how,所以鏡頭行業(yè)經(jīng)常可以見到只有擁有悠久歷史的公司才能生產(chǎn)出優(yōu)秀的鏡頭。例如德系的蔡司和萊卡,日系的佳能、尼康、索尼,都是具有幾十年甚至上百年歷史的頂級光學鏡頭廠商。時間和經(jīng)驗是光學鏡頭行業(yè)最重要的資產(chǎn),也是競爭對手難以逾越的屏障。

手機鏡頭的生產(chǎn)盡管不像相機鏡頭那么困難,但時間和經(jīng)驗依然很重要。例如***的大立光是最早開始研究塑膠鏡頭的廠商之一,成立至今已有接近40年的歷史。盡管塑膠鏡頭是在智能手機興起之后才開始蓬勃發(fā)展,但大立光在此之前已積累了接近20年,所以其他廠商始終難以企及大立光的鏡頭品質(zhì)和生產(chǎn)良率,這也造就了大立光在手機鏡頭領域的霸主地位。

除了大立光,大陸的舜宇光學在近些年也發(fā)展迅猛。在2012年收購柯尼卡美能達的上海工廠,并與其達成合作協(xié)議之后,舜宇光學掌握了大量設計和制造中的know-how,鏡頭品質(zhì)和良率迅速改善,出貨量大幅增加。時至今日,舜宇光學已經(jīng)大幅縮小了與大立光的差距,技術實力非常出眾。

在整個手機鏡頭行業(yè)中,***地區(qū)的大立光是絕對的霸主,2017年占據(jù)了34.5%的全球市場份額,并且主要供應高階鏡頭。舜宇光學作為來自大陸的后起之秀,也占據(jù)了9.4%的市場份額,位居市場第二位,并在國產(chǎn)手機供應鏈中具有重要地位。除了大立光和舜宇光學,重要的手機鏡頭廠商還包括玉晶光、世高光、關東辰美等廠商。

2.2、音圈馬達:總體技術難度不高,精度控制是關鍵

手機中控制鏡頭對焦的器件為音圈馬達(VCM)。單反相機的對焦是通過轉動鏡筒帶動鏡頭里某個鏡片或者某組鏡片前后移動,來修正光路,使成像落在感光元件上是最清晰的。普通的手機攝像頭無法做到像單反相機那樣移動某塊鏡片或者某組鏡片來對焦,因此手機攝像頭是通過鏡頭組整個前后移動實現(xiàn)自動對焦,驅(qū)動這一動作的就是VCM。

不同廠商的VCM結構略有不同,但總體上均包括外殼、支架、墊片、簧片、磁石、線圈、載體、底座等部件,內(nèi)部結構較為復雜。

音圈電機(VCM)基于安培定理工作,即當線圈導電,其中的電流產(chǎn)生的作用力推動固定在載體上的鏡頭移動,從而改變對焦距離??梢钥吹剑羧﹄姍C(VCM)器件對于對焦距離的控制實際上是通過對線圈中電流的控制來實現(xiàn)的。

手機攝像頭的VCM需要Driver IC配合完成對焦,通過Driver IC控制VCM供電電流的大小,來確定VCM搭載的鏡頭移動的距離,從而調(diào)節(jié)到適當?shù)奈恢门臄z清晰圖像。

衡量VCM的性能主要有以下幾個指標:

1)行程,簡單來說就是音圈馬達在額定電流下能夠跑多遠;

2)靈敏度,就是電流與行程曲線之間的斜率,靈敏度越高越好;

3)磁滯,磁性物體都有保留其磁性的傾向,磁感應強度的變化總是滯后于磁場強度的變化,所以會造成音圈馬達在同一電流下向上或者向下的行程產(chǎn)生位置差,磁滯越小越好;

4)啟動電流,就是需要多大的電流來驅(qū)動 VCM,越小越好。

VCM的技術并不復雜,但由于對靈敏度的要求較高,所以生產(chǎn)時的精度控制是關鍵,這涉及到設計、材料等各個環(huán)節(jié)的改進。

正因為VCM技術難度并不高,所以全球參與VCM產(chǎn)業(yè)的廠商有上百家,總體上來看,這些廠家可以劃分為日本、韓國、中國三大陣營。

2016年日本的音圈馬達占據(jù)全球超過四成的市場份額,并掌握著全球音圈馬達先進技術和制造能力,代表企業(yè)主要包括阿爾卑斯、三美、TDK等,其中阿爾卑斯和三美向蘋果供應音圈馬達。

韓國廠商占據(jù)全球VCM市場的超過兩成份額,主要包括三星電機、磁化、Hysonic和LG-Innotek等。

2016年國產(chǎn)音圈馬達在全球市場占據(jù)了三成以上的份額,企業(yè)數(shù)量在50家以上,主要包括新思考、比路電子、中藍等,其中比路電子和新思考在國際市場表現(xiàn)較為出色。

2.3、紅外截止濾光片:鍍膜工藝是關鍵,水晶光電實力強勁

紅外截止濾光片(IR-Cut filter) 是一種允許可見光透過而截止紅外光的光學濾光片。當光線進入鏡頭,折射后可見光和紅外光會在不同靶面成像,可見光成像為彩色,紅外光成像為黑白。當把可見光所成圖像調(diào)試好之后,紅外光會在此靶面形成虛像,影響圖像的顏色和質(zhì)量。

紅外截止濾光片又可細分為兩種,一種是反射式濾光片,另一種是吸收式濾光片。濾光片最關鍵的工藝是鍍膜,需要保證鍍膜的均勻性和一致性,鍍膜又可分為真空鍍膜和化學鍍膜兩種方式。鍍膜之后基本可以濾除650nm以上波長的光,滿足基本的使用需求。

以藍玻璃為基材鍍膜制成的IRCF,是采用吸收的方式過濾紅外光,可過濾630nm以上波長的光,比較徹底;而以普通玻璃為基材鍍膜所制成的IRCF是以反射的方式過濾掉紅外光,反射光容易造成干擾,效果差于藍玻璃IRCF。

紅外截止濾光片的主要生產(chǎn)廠商有歐菲光、水晶光電、田中技研、哈威特(已被奧托侖收購),歐菲光早在2002年就研發(fā)生產(chǎn)IRCF,此后進軍觸控屏及影像系統(tǒng)領域,IRCF增長放緩。水晶光電作為后起之秀,目前是國內(nèi)龍頭,同時也間接向蘋果供應紅外截止濾光片。

2.4、CIS傳感器:技術創(chuàng)新與定制化是行業(yè)兩大特點,IDM模式更有優(yōu)勢

CMOS圖像傳感器(CIS,CMOS Image Sensor)是實現(xiàn)將光信號轉換為電信號的模數(shù)轉換器。

CMOS圖像傳感器由兩部分組成:感光區(qū)域和處理電路。

感光區(qū)域由大量的感光二極管構成,每個感光二極管就是一個像素單元。光子在經(jīng)過感光二極管之后,就會通過激發(fā)光電二極管中的材料放電,從而轉化為電子被釋放出來。電荷被儲存而形成電勢差,電勢差被測量出來,從而可以得到該像素單元的灰度值。

處理電路是對感光區(qū)域獲得的數(shù)據(jù)進行處理的電路,例如自動對焦、光學防抖、曝光時間控制、自動增益控制、時序控制、同步信號、行起始信號、場起始信號等,在傳感器的工作過程中起著非常重要的作用。

技術創(chuàng)新驅(qū)動與客戶定制化要求高是CMOS圖像傳感器行業(yè)的兩個重要特點。

CMOS圖像傳感器是個技術密集型的行業(yè),只有不斷開創(chuàng)新技術的廠商才能立于不敗之地。CMOS圖像傳感器的第一次重大創(chuàng)新是由前照式(FSI)轉變?yōu)楸痴帐剑˙SI)。

像素單元由片上透鏡、彩色濾光片、金屬線路、光電二極管構成。前照式結構中,當光線射入像素單元,經(jīng)過了片上透鏡和彩色濾光片后,先通過金屬排線層,最后光線才被光電二極管接收。在這個過程中,金屬線路會遮擋和反射一部分光線,極為影響成像質(zhì)量。

索尼改變了這種制造像素單元的方式,采用背照式結構,將光電二極管放在金屬線路的前面。這一方法讓像素可以獲得更多的感光量,大幅提高了信噪比,而且可以采用更復雜、更大規(guī)模電路來提升傳感器讀取速度。這一進步大幅提高了手機的拍攝質(zhì)量,直接促成了數(shù)碼相機的衰落,也讓索尼擊敗豪威科技拿到iPhone 4S的圖像傳感器訂單。

CMOS圖像傳感器的第二次重大創(chuàng)新是由非堆棧式轉變?yōu)槎褩J健?/p>

非堆棧式是將感光區(qū)域和處理電路在同一片晶圓上制作,但這樣會面臨兩個問題。

第一個問題是非堆棧式的兩個區(qū)域都只能采用相同的工藝,比如65nm工藝。這樣的工藝對于感光區(qū)域的像素制作是足夠的,但是對于處理電路而言,更先進的工藝可以有更高的晶體管密度,其對于像素區(qū)域的管控能力也能得到提高,可以得到更好的畫質(zhì)。

第二個問題是為了提高像素集合光的效率,需要引入光波導管。光波導管的干刻過程中,硅晶圓和像素區(qū)域會有損傷,此時則要進行一個叫做“退火(annealing process)”的熱處理步驟,讓硅晶圓和像素區(qū)域從損傷中恢復回來,這時候需要將整塊CMOS加熱。這種加熱會對處理電路產(chǎn)生不必要的損傷,會對信號讀出產(chǎn)生影響。

索尼創(chuàng)造性地提出堆棧式的方法,解決了上面兩個問題。首先利用晶圓和基板的熱傳導系數(shù)差異,通過加熱將兩者分離。然后使用65nm工藝制作感光區(qū)域,使用40nm工藝制作處理電路,然后堆疊在一起。這樣一來,感光區(qū)域的面積也可以增大,可以制作更多的像素,處理電路也得到了優(yōu)化。這樣的攝像頭體積變得更小,但功能和性能反而增強。

索尼在堆棧式結構的基礎上再接再厲,在2017年2月推出了業(yè)界首款配備DRAM的三層堆棧式CMOS圖像傳感器IMX400。據(jù)索尼在ISSCC2017的論文中介紹,這個新型CIS的像素數(shù)組位于裸晶的頂層,DRAM數(shù)組和列驅(qū)動器位于中間,其余的區(qū)塊則位于底部的ISP裸晶。加入了DRAM能夠大大提升數(shù)據(jù)的讀取速度,滿足高質(zhì)量照片的拍攝需求。

CMOS圖像傳感器行業(yè)的第二個重要特點是定制化要求非常高。

由于各大手機廠商對拍照性能的要求不同、理解也不同,所以對CMOS圖像傳感器的性能要求也不一樣,這就需要進行定制化生產(chǎn)。

與公版感光元件固定化的參數(shù)相比,定制化的感光元件在參數(shù)選擇上更加靈活。以華為P9為例,在確定了雙攝像頭理念后,找到索尼定制RGB/Monochrome架構的CMOS能夠讓雙攝像頭的實力得到更大發(fā)揮。另外如果在畫質(zhì)上有很高的追求,則可以找索尼定制一款低像素、大面積+大像素尺寸這種綜合實力很強的CMOS(諸如IMX260)。

定制化要求CMOS圖像傳感器供應商具有柔性生產(chǎn)和較強的響應客戶的能力,這也是在這個行業(yè)立足的核心競爭力之一。

技術創(chuàng)新與定制化這兩大特點使得IDM模式在CMOS圖像傳感器行業(yè)更有優(yōu)勢。

IDM模式即將設計與制造兩大環(huán)節(jié)垂直整合的模式,F(xiàn)abless模式即只專注設計而將制造環(huán)節(jié)外包的模式。根據(jù)前面的分析,CMOS圖像傳感器其實有大量技術創(chuàng)新是在制造環(huán)節(jié),那么IDM模式的廠商就可以更深刻地理解制造過程,從而實現(xiàn)技術上的改進,而代工的Fabless模式則因距離制造環(huán)節(jié)太遠而無法更好地創(chuàng)新;與此同時,IDM模式讓廠商在生產(chǎn)環(huán)節(jié)有了更多的掌控力,可以更好地完成手機廠商所要求的定制化參數(shù)。

根據(jù)Yole的統(tǒng)計,在2017年全球價值139億美元的CMOS圖像傳感器市場中,索尼占據(jù)了42%的市場份額,是當之無愧的霸主。在索尼之后的是三星電子、豪威科技(Omnivision)、安森美(On Semi)等廠商。

索尼、三星、佳能、尼康等廠商采用的是IDM模式,SK海力士則通過收購Siliconfile而成為IDM廠商。其余廠商則采用Fabless/Fablite的模式,例如安森美(On Semi)交給L-Foundry代工,意法半導體交給臺聯(lián)電代工,豪威科技主要交給臺積電代工,格科微主要交給中芯國際代工。

2.5、模組:技術壁壘不高,良率提升決定盈利能力

模組是把上述零組件整合到一起后的器件。手機攝像頭模組的主流工藝有CSP、COB和FC三種,其中CSP主要用于低端產(chǎn)品,COB是最主流的工藝,F(xiàn)C則僅有蘋果在使用。

CSP(芯片級封裝)的優(yōu)勢在于制造設備成本低、潔凈度要求低、良率較高,劣勢在于鏡頭透光率低、模組厚度較高。

COB(板上封裝)的優(yōu)勢在于設備成本較高但封裝成本低,劣勢在于潔凈度要求高、良率較低,制程時間相對較長。

FC(倒裝芯片)的優(yōu)勢在于封裝密度很高、封裝所得攝像頭模組厚度最薄、缺點在于成本較高、良率較低。

與此同時,COB封裝正向MOB(Molding On Board)和MOC(Molding On Chip)發(fā)展。MOB與COB的區(qū)別在于底座與線路板一體化,將電路器件包覆于內(nèi)部,而MOC比MOB更加先進的地方在于將連接線一起包覆于內(nèi)部。隨著MOB和MOC的推出,COB封裝的性能進一步向FC靠近,同時成本更低,未來有望取代FC封裝。

攝像頭模組行業(yè)的技術壁壘并不高,這也導致國內(nèi)手機攝像頭模組市場比較分散。根據(jù)旭日產(chǎn)研的數(shù)據(jù),歐菲科技是2017年國內(nèi)手機攝像頭模組市場的第一名,但其所占份額也僅為11%。除了歐菲科技之外,還有舜宇、丘鈦、信利、光寶、合力泰等也可以供應攝像頭模組,但市場份額均只有個位數(shù)。

在技術壁壘不高的情況,良率提升就成為決定盈利能力的關鍵。由于技術壁壘不高,所以很多廠商可以進入這個市場,但每家廠商在設備自動化水平、產(chǎn)線布局、控制算法開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗等方面存在差異,這導致各家廠商在生產(chǎn)同規(guī)格產(chǎn)品時的良率會出現(xiàn)很大不同。所以盡管進入這個行業(yè)的門檻不高,但擁有較高的良率水平才是盈利的關鍵。

蘋果作為目前唯一使用FC封裝的手機廠商,其攝像頭模組供應具有很強的封閉性,只有具備大量FC封裝產(chǎn)能的模組廠才可能進入蘋果供應鏈。目前全球擁有FC封裝產(chǎn)能的模組廠包括LG-Innotek、夏普、索尼、歐菲科技(收購索尼廣州廠)和高偉電子,所以蘋果的前后置攝像頭模組都有這幾家負責。目前LG-Innotek和夏普是蘋果后置雙攝的模組供應商,而歐菲科技和高偉電子則是蘋果前置單攝的模組供應商。由于擁有FC技術的模組廠并不多,所以蘋果的攝像頭模組供應較為穩(wěn)定。

舜宇和歐菲則主要依靠國產(chǎn)手機廠商,例如華為、OPPO、vivo、小米等。這兩大模組廠在模組小型化探索上領先國內(nèi)其他廠商,已基于COB技術開發(fā)出了新型封裝技術,尺寸進一步縮小。兩大模組廠的產(chǎn)品定位較為高端,主要供應各大手機廠商的旗艦機型。伴隨著國產(chǎn)手機廠商的快速崛起,以及華為、OPPO、vivo、小米四大廠商的份額快速提升,舜宇和歐菲的攝像頭模組業(yè)務也實現(xiàn)了快速成長。

3、3D Sensing:全新市場,技術難度大,供應鏈要求高

3D Sensing的硬件可以分為發(fā)射端和接收端兩部分。發(fā)射端由VCSEL激光源、準直鏡頭和DOE擴散片組成,接收端由窄帶濾光片、光學鏡頭和紅外CIS組成。

在工作時,VCSEL激光源首先會發(fā)射出數(shù)百束特定頻率的紅外光,這些紅外光經(jīng)過準直鏡頭的校準之后,被傳導到DOE擴散片,擴散片會將紅外光束分散成3萬多個隨機的紅外光點,照射到人的面部;經(jīng)過面部反射之后的紅外光被接收端接收,在經(jīng)過窄帶濾光片的過濾之后,特定頻率的紅外光經(jīng)過光學鏡頭的投射被紅外CIS所接收。

3D Sensing是一個全新的增量市場,將給產(chǎn)業(yè)鏈帶來新的成長動力。發(fā)射端的元器件大部分是創(chuàng)造了新的產(chǎn)業(yè),價值量較大,在VCSEL激光源、準直鏡頭、DOE光學衍射元件、模組等領域給相關企業(yè)帶來了巨大的全新需求。但發(fā)射端元器件的難度較高,需要較多的技術積累,所以目前主要是海外企業(yè)參與供應鏈,這也給未來大陸廠商的突破帶來了契機。

接收端的元器件主要是在對存量產(chǎn)品應用領域的進一步的擴大,價值量相對發(fā)射端要小。大陸企業(yè)在窄帶濾光片、光學鏡頭、模組等領域已經(jīng)具有較強的實力,完全可以參與進去。但在紅外CIS方面還是空白,需要未來的進一步突破。

3.1、VCSEL激光源:技術難度大,海外廠商主導

VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直共振腔表面射型激光)具有光束集中、精度高、小型化、低功耗、高可靠、轉換效率高、成本低等諸多優(yōu)點,從而順理成章地擊敗紅外LED和EEL成為3D Sensing的主流紅外光源,被蘋果等廠商所使用。

VCSEL的原理較為復雜,在介紹其工作原理前,我們首先介紹激光二極管的電激發(fā)光原理。

以砷化鎵激光二極管為例,首先需要在砷化鎵激光二極管芯片的上下各蒸鍍一層金屬電極,對著芯片施加電壓,當芯片吸收電能時,會發(fā)出某種波長的光。發(fā)射的光在左右兩個反射鏡(DBR1、DBR2)間來回反射,產(chǎn)生諧振放大。由于右側的反射鏡被設計成可以透過一部分光(DBR2的層數(shù)較少),所以特定波長的高能量光束就會從右方穿出。

在上述過程中,DBR(Distributed Bragg Reflector,分布布拉格反光鏡)起到了選取特定波長的光的重要作用。DBR由一系列不同折射率的介質(zhì)層組成,每一介質(zhì)層的厚度為波長的四分之一。當光遇到折射率大的介質(zhì)時,光的速度變慢;遇到折射率小的介質(zhì)時,光的速度變快。由于光在不同折射率介質(zhì)的接口都會發(fā)生折射和反射,所以經(jīng)過復雜的光學設計之后,DBR可以選擇特定波長的光通過。

由于激光激發(fā)過程會產(chǎn)生波長很廣的不“純凈”的光,所以在經(jīng)過DBR的選擇之后,可以產(chǎn)生波長范圍很小的“純凈”的光,從而保證后續(xù)的使用。

在VCSEL中,發(fā)光層被稱為多量子阱(MQW),其中由銦鎵砷(InGaAs)和鋁鎵砷(AlGaAs)組成的MQW最為合適。銦(In)的比例可以決定最后發(fā)射激光的波長,當銦(In)的比例為0時,發(fā)射的是波長850nm的紅外激光,這時的外延工藝較為簡單,這也是850nm紅外激光被廣泛使用的原因;當銦(In)的比例為20%時,發(fā)射的是940nm波長的紅外激光,這也是iPhone X所使用的紅外激光的波長。

在MQW發(fā)光層的上下部分是p-DBR與n-DBR,用于篩選出特定波長的“純凈”光。由于出射光的方向一般是頂部,所以在底部還需要一層襯底。

陽光中的940nm紅外光會在長距離傳播中被空氣中的水分吸收掉,而iPhone X所用的940nm紅外光則因距離面部近而不會被吸收,這樣可以避免陽光中的紅外光干擾產(chǎn)生“紅暴”現(xiàn)象,所以蘋果才選用這個波長的紅外光。850nm紅外光則一般用于光通信中。

VCSEL的生產(chǎn)過程可以分為外延工藝和芯片工藝兩部分,前者用于生產(chǎn)處外延片,后者是對外延片進一步的加工。

外延工藝的目的是在襯底上生成多量子阱諧振腔(MQW)和反射鏡(DBR)等外延層,使用的工藝是MOCVD(金屬有機物化學氣相沉積),與傳統(tǒng)化合物半導體的外延工藝很相近。

外延的基本過程是,將前驅(qū)物和摻雜物由反應氣體送入一個已加熱的高溫反應腔體,砷、鎵等三五族原子受熱產(chǎn)生化學反應,并且在晶格成長最后形成原子排列整齊的薄膜,這種薄膜的沉積就被稱為外延。

外延工藝的難點在于精準控制每層外延層的厚度、均勻度,以及控制缺陷密度。由于每層外延層只有幾納米至幾十納米厚度,所以對于工藝精細度的要求非常高。

芯片工藝包括多次清洗、光刻、干法刻蝕、金屬化工藝以及一次濕法氧化工藝,與傳統(tǒng)的芯片制造工藝較為類似。

濕法氧化工藝是VCSEL芯片制造中最關鍵的工藝,外延結構中高鋁組分氧化層通過濕法氧化工藝后變成低折射率、高絕緣性的Al2O3形成有效的光場和電場限制。氧化孔徑的大小和形狀影響著VCSEL器件的很多性能參數(shù),如VCSEL的閾值電流大小、光功率大小、串聯(lián)電阻大小等。濕法氧化工藝時,通過控制氮氣氣體流量、腔室內(nèi)加熱溫度來控制氧化速率,保證氧化速率的穩(wěn)定性,從而達到用時間精準控制氧化孔徑大小的目的,同時還使用紅外光源的CCD用于實時觀察氧化情況,保證氧化工藝的成功率。

VCSEL產(chǎn)業(yè)由設計、外延片、晶圓代工、封測等四個環(huán)節(jié)組成,整個產(chǎn)業(yè)高度分工、專業(yè)化程度很高,擁有較高的技術門檻。

大部分設計廠商都是從光通信領域切入消費電子領域,主要廠商包括Lumentum、Finsar、Princeton等。Lumentum為蘋果核心供應商,其一方面采用IDM模式自行制造VCSEL,另外也與代工廠合作生產(chǎn)。除了Lumentum,蘋果正在積極扶持Finsar,以降低供應鏈集中的風險。Princeton已在2017年被AMS(艾邁斯)所收購,并已在新加坡建設新工廠,用于生產(chǎn)高功率VCSEL,已成為小米8透明探索版的VCSEL供應商,未來可能是安卓廠商的首選。

在外延片領域,英國公司IQE是全球最大的獨立外延片供應商,市場份額大約為80%,是蘋果核心供應商。其他的外延片供應商還包括***地區(qū)的全新和聯(lián)亞光電。

在代工領域,***地區(qū)的穩(wěn)懋為全球最大的化合物半導體代工廠,其在化合物半導體代工市場的市占率超過50%,并與Lumentum緊密合作而成為蘋果核心供應商。而宏捷科則擁有AMS(艾邁斯)入股,未來有望隨著AMS而切入消費電子3D Sensing產(chǎn)業(yè)。

在封測領域,主要廠商均來自***地區(qū),主要包括聯(lián)均、欣品和同欣等廠商。

3.2、準直鏡頭:技術難度高,Heptagon壟斷專利

VCSEL發(fā)出的光具有較寬的波瓣,不利于后續(xù)的衍射過程,需要將這些光匯聚校準為窄波瓣的近似平行光。這種將激光校準為平行光的器件就是準直鏡頭。

由于準直鏡頭靠近VCSEL紅外激光源,VCSEL產(chǎn)生的大量熱量會影響準直鏡頭的形狀、尺寸及折射率,所以耐熱性成為了準直鏡頭的關鍵?,F(xiàn)在準直鏡頭的制造工藝有WLO、WLG和模造工藝三種

WLO(Wafer Level Opticals,晶圓級光學鏡頭)采用晶圓和特殊液體聚合物作為光學材料,被蘋果選為iPhone X的準直鏡頭方案。WLO的生產(chǎn)過程主要包括以下六個步驟:

1)將特定液態(tài)聚合物的微小液滴準確分布到硅晶圓表面;

2)使用特定的精細模具壓印聚合物,使用紫外光固化晶圓上的聚合物,使其硬化;

3)將晶圓從模組中分離出來;

4)在晶圓的另一面重復上述過程;

5)使用小間隔物堆疊按上述過程生產(chǎn)的晶圓;

6)將堆疊而成的硅晶圓切割成單獨的微光學結構,每個晶圓可以產(chǎn)生上千個微光學結構。

在上述過程中,紫外光對聚合物的縮水補償是工藝的關鍵。

目前大部分WLO專利都在Heptagon(已被AMS收購)手中,形成了非常高的壁壘,蘋果iPhone X所使用的WLO就是由Heptagon所提供。

WLO采用半導體級工藝,具有尺寸小、高度低、一致性好、生產(chǎn)靈活等特點,采用半導體工藝在大規(guī)模量產(chǎn)之后具有成本優(yōu)勢。但目前WLO工藝仍處于生產(chǎn)的初級階段,積累的生產(chǎn)經(jīng)驗不多,導致良率不高。同時WLO工藝目前最高像素只能做到3M,只適合做非成像鏡頭(如準直鏡頭),限制了其適用范圍。而在至關重要的耐熱性方面,由于WLO是聚合物和玻璃混合在一起,聚合物的耐熱性較差,導致WLO的整體耐熱性受到限制。正因為WLO的耐熱性較差,所以業(yè)內(nèi)正在尋找各種替代方案。

除了WLO方案,目前還有WLG工藝和模造工藝涌現(xiàn),同樣可以解決耐熱性問題,可能在未來成為準直鏡頭的選擇。未來準直鏡頭的技術路徑存在較大的不確定性。

WLG(Wafer Level Glass,晶圓級玻璃)采用半導體級工藝生產(chǎn)玻璃鏡頭,具有良好的耐熱性,可能在未來取代WLO成為準直鏡頭的首選方案。

WLG首先制作兩塊相互吻合的模具,然后使用這兩塊模具在晶圓級玻璃的上下兩面同時壓制,就可以得到所需要的鏡頭形狀,最后將晶圓級玻璃切割成單個鏡頭即可使用。上述過程中的模具設計和制造是關鍵。

WLG由于使用全玻璃材料,所以相比WLO具有更好的耐熱性,更利于用作準直鏡頭。WLG的最大像素可以達到20M,可實現(xiàn)多層透鏡疊加,工藝一致性好,所以除了準直鏡頭,還可以用作成像鏡頭。

目前WLG方案進展最快的廠商是瑞聲科技,公司擁有來自丹麥的WLG模具設計和制造團隊(Kaleido)、日韓光學設計團隊和高效的本土管理團隊。瑞聲除了可將WLG用作準直鏡頭,還可以用于手機前后置攝像頭等成像鏡頭,具有較大的想象空間。但目前WLG方案仍不成熟,產(chǎn)能、良率、成本等方面仍需要時間才能突破。

模造工藝即首先使用模造工藝生產(chǎn)玻璃透鏡和塑膠透鏡,然后將玻璃透鏡或塑膠透鏡組合到一起制成準直鏡頭。在具體材料組成方面,有全玻璃、玻塑混合、全塑膠三種組合。盡管塑膠的耐熱性不如玻璃,但***的大立光通過在塑膠鏡頭中多增加一片透鏡,并增加音圈馬達,也可以具有較強的耐熱性。根據(jù)大立光最新的股東常會透露,其全塑膠方案已向客戶送樣。

模造工藝生產(chǎn)流程主要包括玻璃初胚的制作、加熱成型、退火處理、量測、芯取、鍍膜、切邊、涂墨等工序,制造過程中需要掌握大量know-how才能控制好質(zhì)量和良率,對工藝的精細度要求非常高。

模造工藝是目前制造鏡頭的最成熟工藝,目前手機攝像頭所用的成像鏡頭都是使用模造工藝制成的,所以模造工藝在產(chǎn)能、良率、成本上都有較為明顯的優(yōu)勢,大立光、舜宇光學、瑞聲科技等均可大規(guī)模制造模造鏡頭。如果模造工藝成為準直鏡頭的方案,將對這些傳統(tǒng)手機鏡頭供應商帶來較大的增量市場空間。

3.3、光學衍射元件:精度控制是關鍵,***地區(qū)廠商掌握主導權

經(jīng)過準直鏡頭校準后的激光束并沒有特征信息,因此下一步需要對激光束進行調(diào)制,使其具備特征結構,光學衍射元件(DOE)就是用來完成這一任務的。VCSEL射出的激光束經(jīng)準直后,通過DOE進行散射,即可得到所需的散斑圖案(Pattern)。

DOE的基本原理是利用衍射原理在元件表面制備一定深度的臺階(光柵),光束通過時產(chǎn)生不同的光程差,滿足布拉格衍射條件。通過不同的設計來控制光束的發(fā)散角和形成光斑的形貌,實現(xiàn)光束形成特定圖案的功能。DOE是一個單一光學元件,可將入射光束分散成無數(shù)個光束再射出。每一個分散之后再射出的光束,都與原先入射進來的光束擁有相同的光學特性,包括偏振性、相位等。DOE可產(chǎn)生1D(1xN)或2D(MxN)的光束矩陣,視DOE的表面微結構而定。

DOE的特點是能夠在保持較高衍射效率的同時對光強分布進行精確控制,因此DOE成為讓激光生成隨機散斑的理想元件。

DOE的表面是大量的臺階式光柵,需要保證納米級別的精細度,所以一般是用半導體生產(chǎn)中的光刻、刻蝕等工藝來制造。

DOE的制造門檻較高,蘋果是由其自行設計pattern,然后交由臺積電采購玻璃后進行圖案化過程,精材科技將臺積電pattern后的玻璃進行堆疊、封裝和研磨,然后交采鈺進行ITO工序,最后由精材科技進行切割。***地區(qū)的奇景光電也具有生產(chǎn)DOE的能力,目前正與高通合作。大陸地區(qū)還沒有具備DOE設計和加工能力的公司。

3.4、接收端鏡頭:使用普通手機鏡頭,產(chǎn)業(yè)鏈十分成熟

傳統(tǒng)的手機鏡頭需要達到非常好的成像效果,所以需要非常復雜的光學設計和制造工藝。(關于手機鏡頭的工藝難點和行業(yè)特性,請參見本報告的2.1節(jié))但接收端紅外攝像頭對光學鏡頭的要求遠不如可見光攝像頭那么高,對光線的通光量、畸變矯正等指標容忍度較高,所以目前3D Sensing接收端鏡頭主要使用已成熟的普通鏡頭。

蘋果iPhone X接收端鏡頭為4P結構,供應商為***地區(qū)的大立光和玉晶光。除了這兩大廠商,還有關東辰美、舜宇光學、瑞聲科技等均可提供接收端鏡頭。隨著大陸手機廠商開始普及3D Sensing功能,舜宇光學和瑞聲科技可能憑借本土供應鏈優(yōu)勢而獲得較大的份額。

3.5、窄帶濾光片:所起作用十分重要,鍍膜工藝是關鍵

窄帶濾光片是只允許特定波長的光通過而濾除其余波長的光的光學元件。3D Sensing的發(fā)射端會發(fā)射940nm波長的紅外光,接收端需要濾除其余波長的光而僅僅接受940nm紅外光,所以需要使用窄帶濾光片。窄帶濾光片的通帶相對比較窄,一般要求在中心波長值的5%以下。

窄帶濾光片的薄膜一般由低折射率和高折射率的兩種膜組成,疊加后層數(shù)達幾十層,每一層薄膜的參數(shù)漂移都可能影響最終性能;而且窄帶濾光片透過率對薄膜的損耗非常敏感,所以制備峰值透過率很高、半帶寬又很窄的濾光片非常困難。制備薄膜的方法有很多種,包括化學氣相沉積、熱氧化法、陽極氧化法、溶膠凝膠法、原子層沉積(ALD)、原子層外延(ALE)、磁控濺射等,而不同方法制備的薄膜性能差異很大。

窄帶濾光片的難度和價值量都高于傳統(tǒng)攝像頭所用的濾光片,目前僅有VIAVI和水晶光電的技術較為成熟,這兩家也是蘋果iPhone X的窄帶濾光片供應商。

隨著國產(chǎn)手機廠商將在2019年開始快速普及3D Sensing功能,水晶光電作為本土的窄帶濾光片供應商,將有望占據(jù)更為重要的位置。

3.6、紅外CIS:技術較為成熟,定制化是行業(yè)主要特點

紅外CIS(CMOS Image Sensor)即紅外CMOS圖像傳感器,是用來將接收到的紅外光轉換為數(shù)字信號的器件,在技術上已經(jīng)比較成熟。

在原理上,紅外CIS與可見光CIS是一致的,但可見光CIS需要識別RGB三種顏色,并且需要呈現(xiàn)非常清晰的圖像,所以對分辨率的要求很高(關于RGB CIS的詳細分析,請參見本報告的2.4節(jié))。而紅外CIS只需要獲取結構光的深度信息,不需要產(chǎn)生清晰的成像,所以分辨率要求不高,通常2M像素即可滿足要求。目前紅外CIS的供應商主要有意法半導體、奇景光電、三星電子、富士通東芝等,其中意法半導體是iPhone X紅外CIS的供應商。

由于各廠商使用的3D Sensing方案差異較大,各個廠商對紅外CIS的要求也有很大的差異,所以需要供應商提供定制化的紅外CIS。例如iPhone X所用的接收端紅外CIS使用了獨創(chuàng)的SOI襯底和深溝隔離(DTI)兩種技術,用于滿足蘋果的定制化要求。

紅外CIS成像系統(tǒng)的有效范圍與其靈敏度直接相關,并由兩個關鍵性的測量參數(shù)所確定:量子效率(QE)和調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。紅外CIS的QE代表其捕獲光子與其轉換為電子的比率,QE越高,NIR照明所能達到的距離越遠,并且圖像亮度越高。MTF所測量的是在特定的分辨率下圖像傳感器將成像物的對比度傳送到圖像中的能力,MTF越高,圖像越清晰。

SOI襯底是使用二氧化硅絕緣物作為襯底的一種新型硅片。在傳統(tǒng)硅片里,使用單晶硅作為襯底,由于硅襯底可以導電,所以源極和漏極其實是相連的,襯底中會有存在漏電,增大功耗,同時產(chǎn)生巨大的寄生電容。SOI襯底由于使用絕緣物作為襯底,就會大幅減少漏電,也大大減少了寄生電容,這樣可以提高量子效率。

由于像素與像素之間會產(chǎn)生光線與電流的串擾問題,這種串擾會降低成像的銳度,影響圖像的還原,形成噪點。深溝隔離技術可以理解為一堵墻,可以避免像素間的干擾,增強光線利用率。

3.7、模組:行業(yè)門檻并不高,良率提升是盈利關鍵

3D Sensing模組環(huán)節(jié)就是把上述各元件組裝形成一個整體的過程。模組環(huán)節(jié)技術難度并不大,并且受益于攝像頭模組行業(yè)的發(fā)展(關于攝像頭模組行業(yè)的討論,請參考本報告的2.5節(jié)),已經(jīng)擁有眾多廠商可以生產(chǎn)3D Sensing模組,所以行業(yè)門檻并不高。

盡管行業(yè)進入門檻不高,但如何把產(chǎn)品良率維持在一個較高的水平是穩(wěn)定盈利的關鍵。影響3D Sensing模組良率的環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1)發(fā)射端擁有準直鏡頭、衍射光學元件等非常精密的光學元件,在組裝時需要保證非常高的精度;

2)發(fā)射端的VCSEL激光器需要進行光譜檢測和校準;

3)發(fā)射端、接收端、泛光感應器件需要通力合作,三者在位置上的準確度和穩(wěn)定性對于最終3D Sensing效果有非常重要的影響,需要高難度的匹配和校準。

以上環(huán)節(jié)主要是對精度的要求,稍有不慎就會產(chǎn)生廢品降低良率,所以這是一個需要精密和準確的行業(yè),而不是一個依靠技術創(chuàng)新的行業(yè)。

目前,具備3D Sensing模組制造能力的廠商包括LG Innotek、富士康、夏普、歐菲科技、舜宇光學等。其中LG Innotek是iPhone 3D Sensing發(fā)射端模組的獨家供應商,富士康和夏普是iPhone 3D Sensing接收端模組的供應商。歐菲科技、舜宇光學等大陸廠商在模組領域也具備很強的實力,已經(jīng)可以大規(guī)模量產(chǎn)3DSensing模組。隨著國內(nèi)手機廠商在3D Sensing領域快速推進,歐菲科技、舜宇光學將有望深度受益。

4、投資建議:關注成功進入創(chuàng)新供應鏈的企業(yè)

無論是三攝像頭、潛望式攝像頭還是3D Sensing,都是智能手機的增量創(chuàng)新,都將帶來全新的增量市場空間。當創(chuàng)新得到應用時,只要是成功進入創(chuàng)新供應鏈的企業(yè),都將充分受益于創(chuàng)新帶來的紅利。所以我們建議投資者關注成功進入三攝像頭、潛望式攝像頭還有3D Sensing創(chuàng)新供應鏈的企業(yè)。

歐菲科技是模組行業(yè)的龍頭企業(yè),充分受益于三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing的創(chuàng)新。在三攝像頭和潛望式攝像頭方面,公司是華為兩款旗艦手機三攝模組的重要供應商,也是OPPO潛望式攝像頭的重要供應商,同時正積極協(xié)同其他客戶開發(fā)三攝和潛望式方案,有望繼續(xù)受益;在3DSensing方面,公司已經(jīng)成功進入蘋果3D Sensing接收端模組的供應,同時也為華為等廠商供應3D Sensing模組。

水晶光電是濾光片行業(yè)的龍頭企業(yè),也將深度受益于三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing的創(chuàng)新趨勢。在三攝像頭和潛望式攝像頭方面,公司一直都是蘋果、華為等各大廠商的紅外截止濾光片主要供應商,隨著三攝像頭趨勢不斷滲透,公司有望繼續(xù)受益;在3D Sensing方面,公司是蘋果接收端窄帶低通濾光片的核心供應商,同時也已經(jīng)進入華為等廠商的供應鏈。

4.1、歐菲科技:光學模組業(yè)務充分受益于創(chuàng)新趨勢

華為、OPPO等客戶的三攝和潛望式模組核心供應商,率先受益光學創(chuàng)新的進一步擴散。公司與華為、OPPO等優(yōu)質(zhì)客戶擁有長期的合作關系,是其三攝和潛望式模組的核心供應商,率先積累了足夠的生產(chǎn)經(jīng)驗,在競爭中較有優(yōu)勢。除了華為與OPPO,公司與蘋果、vivo、小米、三星等主要手機廠商都有良好的合作關系,都是這些客戶已有攝像頭模組的主要供應商。未來隨著這些客戶也開始加快光學創(chuàng)新,公司有望搶占先機,率先受益創(chuàng)新的進一步擴散。

3D Sensing模組成功進入優(yōu)質(zhì)客戶供應鏈,受益3D Sensing滲透率的持續(xù)提升。公司在2017年收購索尼華南廠,借此成功進入蘋果前置攝像頭模組供應鏈。收購完成后,公司積極擴充產(chǎn)能,加強內(nèi)部管理、提高良率,積極配合蘋果研發(fā),在2018年成為蘋果3D Sensing接收端模組供應商。與此同時,公司積極開拓安卓廠商,目前已成為華為等優(yōu)質(zhì)客戶的3D Sensing模組核心供應商。未來隨著3D Sensing應用范圍的進一步擴大,公司的出貨量也有望繼續(xù)大幅增加,推動業(yè)績持續(xù)高速增長。

2018年前三季度業(yè)績繼續(xù)保持快速增長。公司2018年前三季度實現(xiàn)營業(yè)收入311.50億元,同比增長27.35%;實現(xiàn)歸母凈利潤13.76億元,同比增長34.69%;扣非后歸母凈利潤為12.36億元,同比增長56.38%。公司產(chǎn)品結構進一步提升,高端產(chǎn)品占比增加,毛利率同比提升2.41pct,盈利能力進一步增強。

盈利預測、估值與評級:我們認為歐菲科技在三攝像頭、潛望式攝像頭和3D Sensing等光學創(chuàng)新趨勢中卡位精準,擁有先發(fā)優(yōu)勢,將繼續(xù)受益于兩大創(chuàng)新的擴散。根據(jù)公司最新的業(yè)績快報,我們下調(diào)公司2018年EPS至0.68元(前值為0.77元),考慮到手機攝像頭創(chuàng)新可能不足以彌補手機總體出貨量下降的影響,我們下調(diào)公司2019—2020年EPS分別至0.90/1.12元(前值分別為1.10/1.44元)??紤]到光學行業(yè)的未來創(chuàng)新仍將涌現(xiàn),公司作為光學行業(yè)龍頭有望繼續(xù)受益,我們維持“買入”評級。

風險提示:消費電子行業(yè)景氣度下降;雙攝滲透率不及預期;汽車電子業(yè)務推進不及預期。

4.2、水晶光電:濾光片產(chǎn)品受益于光學創(chuàng)新,首次覆蓋給予“買入”評級

4.2.1、濾光片龍頭企業(yè),業(yè)績持續(xù)增長

公司成立于2002年,2008年在深交所上市,產(chǎn)業(yè)布局包括光學鍍膜、藍寶石襯底、反光材料、虛擬顯示和鍍膜設備五大板塊。光學鍍膜業(yè)務主要包括紅外截止濾光片(IRCF)、窄帶濾光片和低通濾光片(OLPF),是公司最主要的業(yè)務,營收占比超過75%。

公司2017年實現(xiàn)營業(yè)收入21.46億元,同比增長27.71%,實現(xiàn)歸母凈利潤3.56億元,同比增長40.35%,保持著快速增長勢頭。這樣的增長勢頭也延續(xù)到了2018年,公司2018年前三季度實現(xiàn)營業(yè)收入16.34億元,同比增長7.67%,實現(xiàn)歸母凈利潤4.05億元,同比增長49.70%。

4.2.2、三攝為紅外截止濾光片業(yè)務打開市場新空間

三攝相比雙攝增加了一顆攝像頭,需要增加使用一片紅外截止濾光片,市場空間大幅增加。公司是紅外截止濾光片行業(yè)的龍頭,技術領先、產(chǎn)能有保障,已經(jīng)進了蘋果、三星、華為等頂級手機客戶的供應鏈。隨著三攝有望在明年快速滲透,公司有望借助優(yōu)質(zhì)客戶平臺獲取較大的市場份額。

4.2.3、受益3D Sensing創(chuàng)新,窄帶濾光片業(yè)務迎來新機遇

公司的窄帶濾光片產(chǎn)品已進入蘋果供應鏈,成為其中國產(chǎn)化率最高的產(chǎn)品,表明公司產(chǎn)品品質(zhì)已進入國際頂級行列。隨著蘋果全面推廣使用3D Sensing功能,對公司產(chǎn)品的需求將大幅增加。在安卓陣營,目前已有華為、小米、三星等多家廠商搭載3D Sensing,安卓端的滲透有望在2019年開始加速。公司與這些安卓廠商擁有多年的緊密合作關系,已經(jīng)進入部分產(chǎn)品的供應鏈,未來有望受益安卓端的快速滲透。

4.2.4、盈利預測與投資評級

關鍵假設

1、薄膜元器件:該部分業(yè)務主要包括紅外截止濾光片、窄帶濾光片和低通濾光片等產(chǎn)品,這些產(chǎn)品將在2019—2020年受益于3D Sensing和三攝像頭的快速滲透,我們預計該板塊2018—2020年的營收增速將分別為8%、15%和20%,毛利率則維持在29%的水平。

2、藍寶石襯底:該板塊與下游LED需求緊密相關,受下游需求推動,我們預計2018—2020年營收將保持15%的穩(wěn)健增長,毛利率則保持在25%的水平。

3、反光制品:該部分市場已經(jīng)成熟,行業(yè)增速較低,我們預計2018—2020年營收將保持在5%的水平,毛利率則保持在47%的水平。

盈利預測

我們預計公司2018—2020年營業(yè)收入分別為23.26億、26.56億、31.40億元,分別同比增長8.39%、14.21%、18.21%;公司2018—2020年凈利潤分別為4.63億、5.32億、5.86億元,分別同比增長30.12%、14.80%、10.26%。

投資評級

我們預計公司2018—2020年的EPS分別為0.70/0.80/0.88元,當前股價對應PE分別為22/19/17倍。由于蘋果產(chǎn)業(yè)鏈公司通常具有相似的發(fā)展路徑,同時在市場認知中具有非常強的板塊效應,具有比較好的參照作用。我們選取同屬于消費電子蘋果產(chǎn)業(yè)鏈的立訊精密、歌爾股份、信維通信作為可比公司,這三家公司當前股價對應2019年PE平均為22倍,而公司當前股價對應2019年PE約為19倍,低于可比公司平均水平。公司在濾光片領域具有較強的技術實力,未來兩年增長動力充足,我們給予公司對應2019年21倍PE,對應目標價為16.80元,首次覆蓋給予“買入”評級。

4.2.5、風險分析

安卓廠商推進3D Sensing進展緩慢:3D Sensing具有比較高的技術難度,安卓廠商現(xiàn)有技術仍不完全成熟,可能導致推進3D Sensing進展緩慢。

三攝像頭和潛望式攝像頭成本高昂導致廠商跟進意愿不強:目前三攝像頭和潛望式攝像頭的成本相比雙攝和單攝由較大的提升,可能拖累手機廠商嘗試三攝和潛望式的動力,使得普及進度慢于預期。

4.3、舜宇光學科技:等待三攝、3D產(chǎn)品放量,驅(qū)動2019年業(yè)績反轉

公司簡介

公司是全球領先的綜合光學產(chǎn)品和解決方案龍頭。手機攝像模組國內(nèi)出貨量份額暫居第二,但產(chǎn)品結構及ASP顯著優(yōu)于同業(yè);手機鏡頭市場份額位居全球及國內(nèi)第二,與龍頭大立光的技術及份額差距正在縮減;車載鏡頭全球市場份額第一,龍頭地位穩(wěn)固。

1H18公司實現(xiàn)營收120億元人民幣,同比增長19%。盈利能力方面,毛利率受攝像模組毛利下滑影響同比下降1.2個百分點至19.4%,凈利率下降1.7個百分點至9.9%,1H18實現(xiàn)凈利潤12億元人民幣,同比微增2.5%。

投資邏輯

◆模組ASP及毛利率短期承壓,等待19年創(chuàng)新產(chǎn)品放量驅(qū)動業(yè)績反轉

伴隨國產(chǎn)高端新機密集發(fā)布,2018年下半年CCM出貨增速加快,然而由于光學規(guī)格升級暫緩,ASP提升不及預期;同時受原材料成本壓力、行業(yè)競爭加劇、流程人員結構調(diào)整及新基地產(chǎn)能利用率不足等多重因素影響,拖累光學產(chǎn)品毛利率繼續(xù)承壓。2019年3D、三攝等創(chuàng)新產(chǎn)品放量更為明顯,受益滲透初期顯著的產(chǎn)品溢價,公司CCM業(yè)務有望實現(xiàn)反彈。

◆手機鏡頭量價齊升趨勢不變,車載鏡頭出貨不及預期

手機鏡頭出貨強勁,高端供應鏈地位提升明顯;且伴隨產(chǎn)品結構升級,ASP及毛利率有望繼續(xù)改善。受汽車銷量疲軟影響,車載鏡頭出貨增長不及預期,2018年1-11月累計出貨量同比增長23%低于全年指引30-35%。

◆盈利預測、估值與評級

鑒于CCM業(yè)務ASP及毛利率繼續(xù)承壓,維持18-20年凈利潤預測分別為32/43/60億元人民幣,CAGR為28%。伴隨產(chǎn)能利用率爬坡、高端產(chǎn)品競爭壓力緩解等內(nèi)外因素解決,疊加三攝、3D等高端產(chǎn)品放量推動結構優(yōu)化,有望驅(qū)動2019年基本面回暖,維持“買入”評級,維持目標價120元港幣,對應19年27倍PE。

◆風險提示:鏡頭行業(yè)競爭加劇;多攝、3D等創(chuàng)新應用滲透不及預期。

4.4、瑞聲科技:獨創(chuàng)WLG鏡頭放量趨勢等待確認

公司簡介

公司致力于打造集聲學、觸控馬達、結構件、光學等核心部件一體化技術平臺。公司聲學及觸控馬達中長期技術優(yōu)勢及市場地位穩(wěn)固,聲學份額35%以上穩(wěn)居全球第一,同時首創(chuàng)先進的水平馬達;結構件領域,作為新進入者成功切入安卓主流客戶供應鏈,選擇性地聚焦旗艦市場;光學領域,獨創(chuàng)WLG方案是未來推進重點,滲透趨勢還待明確。

公司2018年前三季度實現(xiàn)營收134.3億人民幣,同比下降4.8%。盈利能力方面,前三季度毛利率下滑4.2個百分點至36.9%,凈利率下滑4.3個百分點至20.7%;2018年前三季度實現(xiàn)凈利潤27.5億元,同比下滑21.2%。

投資邏輯

◆聲學業(yè)務經(jīng)營壓力持續(xù),安卓市場放量為未來成長關鍵

由于聲學升級趨勢暫緩,公司在大客戶供應鏈份額暫受擠壓,拖累聲學整體表現(xiàn),加快拓展安卓市場為未來成長關鍵。安卓聲學配置較大客戶仍有較大差距,未來價值量提升空間可觀,后續(xù)放量趨勢明確,然短期對整體業(yè)績的拉動作用有限。

◆馬達及結構件繼續(xù)承壓,等候新產(chǎn)品上量驅(qū)動業(yè)務回暖

由于產(chǎn)品出貨量減少,18Q3觸控馬達及結構件合并營收同比下滑;市場價格競爭壓力持續(xù)帶來結構件毛利率下滑,拖累觸控馬達及結構件業(yè)務整體毛利率。步進電機模組、屏幕發(fā)聲2.0方案等新產(chǎn)品陸續(xù)發(fā)力有望推動觸控業(yè)務恢復健康增長。金屬機殼行業(yè)成長性受限,3D玻璃行業(yè)滲透趨勢明確,后續(xù)結構件業(yè)務表現(xiàn)取決于3D玻璃能否順利放量。

◆塑料鏡頭規(guī)模效應漸顯,然WLG放量趨勢尚未明確

光學業(yè)務成長迅速,伴隨產(chǎn)能擴張帶動經(jīng)驗曲線爬升及規(guī)模效應凸顯,產(chǎn)品良率及利潤率有望改善。WLG已獲客戶認可,為批量生產(chǎn)做好準備,由于像素瓶頸、成本高昂等問題,未來能否放量仍面臨一定不確定性。

◆盈利預測、估值與評級

維持18-20年EPS預測分別為3.45/3.73/4.39元人民幣。大客戶業(yè)務承壓拖累整體業(yè)績表現(xiàn),安卓客戶、新產(chǎn)品短期拉動力度有限,后續(xù)安卓聲學及馬達業(yè)務順利放量有望驅(qū)動其恢復健康成長,基于DCF估值法,維持目標價66元港幣,對應19年16x PE,維持“增持”評級。

◆風險提示:聲學升級遲緩;馬達市場份額下降;金屬機殼行業(yè)競爭加??;3D玻璃滲透放緩。

5、風險分析

3D Sensing算法開發(fā)出現(xiàn)重大困難:算法是3D Sensing的核心,且開發(fā)難度較大,如果3D Sensing的算法開發(fā)出現(xiàn)重大困難,將延緩手機廠商配備3D Sensing的步伐;

VCSEL激光器等關鍵器件出現(xiàn)產(chǎn)能瓶頸:VCSEL激光器等關鍵設備在此之前適用范圍較窄,產(chǎn)能規(guī)模并不大,如果廠商擴產(chǎn)不及時或良率提升出現(xiàn)困難,則可能出現(xiàn)產(chǎn)能瓶頸;

三攝像頭和潛望式成本高昂導致廠商跟進意愿不強:目前三攝像頭和潛望式的成本相比雙攝和單攝由較大的提升,可能拖累手機廠商嘗試三攝和潛望式的動力,使得普及過程慢于預期。

6、附錄:

6.1、水晶光電:濾光片龍頭迎來成長新空間

6.1.1、濾光片是公司的主要業(yè)務

公司成立于2002年,2008年在深交所上市,產(chǎn)業(yè)布局涉及光學鍍膜、藍寶石襯底、反光材料、虛擬顯示和鍍膜設備五大板塊。

光學鍍膜業(yè)務包括紅外截止濾光片、窄帶濾光片和低通濾波器。紅外截止濾光片主要用于智能機攝像頭,服務于蘋果、華為、OPPO、vivo、小米等消費電子客戶;窄帶濾光片為公司拓展新業(yè)務,用于3D Sensing;低通濾光片主要用于數(shù)碼相機和安防監(jiān)控攝像頭。 2018上半年光學鍍膜業(yè)務的營收占比達到81%。

此外,公司的藍寶石業(yè)務主要包括LED用藍寶石襯底、手機鏡頭保護鏡片;反光材料主要用于交通領域的夜間反光;其他業(yè)務包含了以AR眼鏡、汽車HUD等微型投影顯示系統(tǒng)為主的虛擬顯示業(yè)務。

公司第一大股東為星星集團,但星星集團并不參與公司實際經(jīng)營管理,企業(yè)經(jīng)營決策權交給以董事長林敏為首的職業(yè)管理人團隊,其中董事長林敏持股2.28%。公司其他股東還包括中央?yún)R金、社保基金、香港中央結算等機構投資者。

6.1.2、財務分析:業(yè)績持續(xù)穩(wěn)健增長,盈利能力持續(xù)強勁

近兩年公司業(yè)務勢頭正盛,業(yè)績迅速增長。2016年公司營業(yè)總收入由上年的11.85億元增長至16.80億元,增速42.20%;2017年度公司實現(xiàn)營業(yè)收入21.46億元,同比增長27.71%。2016年公司歸母凈利潤2.54億元,同比增速為70.05%;2017年實現(xiàn)歸母凈利潤3.56億元,同比增長40.35%。

公司始終保持著強勁的盈利能力,毛利率一直維持在30%以上,而凈利率始終維持在10%以上。2017年,公司毛利率達到30.67%,凈利率達到16.90%,延續(xù)了近兩年的盈利能力增強勢頭。從期間費用率來看,公司2011—2017年的費用率基本保持穩(wěn)定。

公司在2018年前三季度實現(xiàn)營業(yè)收入16.34億元,同比增長7.67%;實現(xiàn)歸母凈利潤約4.05億元,同比增長49.70%,繼續(xù)保持著快速的增長勢頭。公司前三季度毛利率達到28.91%,與前期基本持平。

6.1.3、深耕濾光片領域,受益光學新趨勢

蘋果掀起了使用3D Sensing的浪潮,并率先在iPhone和iPad產(chǎn)品中全面使用該功能。蘋果在業(yè)內(nèi)具有標桿的作用,蘋果的創(chuàng)新一般都會得到安卓廠商的模仿和學習。目前已有華為、OPPO、小米等廠商推出了多款搭載3D Sensing功能的智能手機,并有望從2019年開始出現(xiàn)快速滲透。3D Sensing的接收端需要窄帶濾光片,這對公司而言是一個全新的增量市場。

華為則開啟了三攝像頭的趨勢。三攝像頭在成像質(zhì)量、光學變焦、等各方面都有更好的效果,有望在華為的帶動下成為新趨勢。目前除了華為,還有蘋果、OPPO、vivo、小米等廠商對三攝非常感興趣,三攝滲透率有望在2019年出現(xiàn)快速提升。公司的紅外截止濾光片迎來了更大的市場空間。

公司在濾光片領域耕耘多年,具有領先的技術實力。同時深度綁定蘋果、華為、OPPO、vivo、小米等頂級客戶,大部分濾光片產(chǎn)品都供應上述優(yōu)質(zhì)廠商。隨著兩大光學創(chuàng)新的逐步滲透,公司有望借助客戶優(yōu)勢迅速搶占市場,未來業(yè)績有望保持高速增長。

6.2、光學行業(yè)海外重點上市公司介紹

6.2.1、索尼:CMOS圖像傳感器行業(yè)的領導者

索尼于1946年在日本東京成立,創(chuàng)始人為井深大和盛田昭夫,公司前身為“東京通信工業(yè)株式會社”,并于1955年改名為索尼(Sony)。索尼一向以高品質(zhì)的產(chǎn)品而聞名于世,目前公司業(yè)務包括游戲及網(wǎng)絡服務、音樂、電影、家庭娛樂、影像產(chǎn)品及解決方案、移動通信、半導體、金融等九大板塊。

索尼在2017財年共實現(xiàn)營業(yè)收入85439.82億日元,其中游戲及網(wǎng)絡服務占比為21.98%,音樂業(yè)務占比為9.05%,電影業(yè)務占比為11.43%,家庭娛樂業(yè)務占比為13.83%,影像產(chǎn)品及解決方案業(yè)務占比為7.42%,移動通信業(yè)務占比為8.18%,半導體業(yè)務占比為9.61%,金融業(yè)務占比為13.98%。

索尼的半導體業(yè)務主要就是CMOS圖像傳感器產(chǎn)品,索尼從2016財年第一財季開始單獨披露半導體業(yè)務的經(jīng)營狀況。半導體業(yè)務在2018財年前兩個財季共為索尼帶來4566.85億日元的收入,同比增長5.56%。

索尼在CMOS圖像傳感器領域具有執(zhí)牛耳者的地位,旗下CMOS產(chǎn)品被命名為Exmor,它的眾多創(chuàng)新大幅推動了這個行業(yè)的發(fā)展。

第一代Exmor在每列都集成了模數(shù)轉換;第二代Exmor使用銅制程降低了厚度;第三代Exmor則減少了銅制程的布線厚度;第四代Exmor加強了像素阱對近紅外的感光;第五代Exmor采用背照式結構;第六代Exmor采用堆疊式結構。

正因為索尼在CMOS圖像傳感器領域擁有持續(xù)的創(chuàng)新和絕對領先的技術水平,所以索尼成為該領域的霸主,在2017年擁有大約42%的市場份額。索尼CMOS圖像傳感器在2017年初的產(chǎn)能約為8.8萬片/月(按照等效12寸晶圓計算),至2018年初增產(chǎn)至約10萬片/月,增幅約為14%。索尼目前計劃將在2021年3月前向半導體業(yè)務投入6000億日元(約合53億美元),繼續(xù)擴產(chǎn)20%—30%,以滿足市場不斷增長的需求。

6.2.2、大立光:手機鏡頭領域的領導者

大立光電股份有限公司成立于1987年,前身是1980年所創(chuàng)立的大根精密光學股份有限公司,并于2002年在***證券交易所上市。大立光總部位于臺中市南屯區(qū),目前在臺中擁有5座工廠,在大陸擁有2座工廠,是全球最大的手機鏡頭制造商。

借助于智能手機的紅利,大立光的營業(yè)收入持續(xù)增長,從2008年的74.78億元新臺幣增長至2017年的531.36億元新臺幣,年復合增長率達到了24.34%;與此同時,公司的盈利能力也在不斷增強,公司2017年的毛利率達到了69.36%,凈利率達到了48.89%。

大立光技術實力出眾,所生產(chǎn)的產(chǎn)品均較為高端。公司2017年出貨的手機鏡頭中,1000萬像素以上的產(chǎn)品收入占比達到70%—80%,800萬像素產(chǎn)品達到10%—20%,500萬像素產(chǎn)品達到0%—10%,其他規(guī)格產(chǎn)品達到0%—10%。

6.2.3、Lumentum:VCSEL激光源行業(yè)的領導者

Lumentum前身是JDS Uniphase Corporation的通信和光學產(chǎn)品業(yè)務,于2015年被分拆上市而成為一家獨立公司。

Lumentum是行業(yè)領先的光學和光子產(chǎn)品供應商。公司處理一系列終端市場的應用,包括數(shù)據(jù)通信、電信網(wǎng)絡、商用激光器制造、檢驗和生命科學應用領域。公司利用其核心光學與光子技術和批量生產(chǎn)能力,擴大具有吸引力的新興市場。該市場具有效益優(yōu)勢,提供基于光學、光電子的解決方案,包括消費類電子產(chǎn)品的3D傳感和適用于各種消費和工業(yè)應用的二極管光源。

由于3D Sensing的快速滲透,Lumentum營業(yè)收入在近兩年出現(xiàn)了快速增長,2018財年的營收達到12.48億美元,同比增長24.55%;與此同時,盈利能力也出現(xiàn)了大概改善,2018財年的毛利率達到34.63%,同比提升2.87pct,凈利率達到19.885,同比提升30.11pct。

從營收結構來看,Lumentum來自通信業(yè)務的收入占比達到38.1%,消費及工業(yè)產(chǎn)品的收入占比達到34.7%,數(shù)據(jù)通信的收入占比達到12.15,激光產(chǎn)品的收入占比達到15.1%。從客戶來看,蘋果收入占比達到30%,華為收入占比達到11%,通信公司Ciena收入占比達到11%,這是Lumentum最大的三個客戶。

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