2020年手機攝像頭CIS市場屏下指紋識別行業競爭格局產業研究報告（18頁）.pptx

《2020年手機攝像頭CIS市場屏下指紋識別行業競爭格局產業研究報告（18頁）.pptx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020年手機攝像頭CIS市場屏下指紋識別行業競爭格局產業研究報告（18頁）.pptx（19頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、2020年深度行業分析研究報告,目錄,5G多攝趨勢下，CIS位于黃金賽道,屏下指紋識別持續升級，滲透加快,全球CIS、指紋識別產業鏈主要企業,攝像頭-上下游及市場競爭格局,攝像頭上下游,攝像頭產業鏈情況,52%,6%,3%,19%,模組封裝20%,攝像頭持續升級：智能手機是消費類電 子產品領域最重要的產品，手機拍照質 量是消費者關注的重點，因此光學領域 一直是智能手機創新的重要方向，依次 經歷了像素升級、前后置攝像頭、多攝 像頭、生物識別等發展階段。,資料來源：旭日大數據,12,攝 像 頭 產 業 鏈 結 構 ： Sensor 、 VCM 、 Lense等構成產業的上游；中游的模組廠 商負責將

2、各種零部件封裝成攝像頭模組， 下游應用于手機、平板、PC等各種電子 產品。,產業鏈的價值量分布：CIS圖像傳感器占 據了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為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 價值量占比分別為6%和3%。,手機攝像頭市場將穩步增長：后置雙攝 及三攝滲透率持續提升、像素升級以及 3D、體感需求均帶動著攝像頭數量的增 長。未來手機仍是攝像頭市場的主要驅 動力。,CIS像素升級：8MP12MP13MP16MP24MP32MP48MP64MP,智能手機前攝和后攝像素均在不斷提升,智能手機像素不斷提升：旗

3、艦機種的像素不 斷升級， 以華為為例， 后置攝像頭主攝由 2000萬逐漸升至4000萬甚至5000萬。前置攝 像頭也逐漸由800萬升級至3200萬。 4800萬像素足夠滿足顯示設備4K的顯示水平： 目前顯示設備即使達到4K水平（3840*2160 或4096*2160），也才不到900萬像素。4800 萬像素即使是在弱光條件下也能輸出1200萬 像素，因此基于0.8m像素點的4800萬像素， 已經完全可以滿足4K顯示水平。 4800萬像素以上的升級是不是還有意義？我 們認為需求端來看還是非常有意義的。雖然 4800萬像素已經可以達到4K顯示的要求，但 是高像素的照片提供裁切等后期處理的靈活 性

4、更大。且隨著AR/VR在5G時代的應用，攝 像頭作為內容生產端，像素提升對于AR/VR 等新型應用，仍是非常必要。,華為歷年新機攝像頭配置,資料來源：華為官網,13,CIS像素升級：技術端存在瓶頸和限制,0.8m像素點是目前的極限,像素點0.8m目前是保證足夠信噪比的極限：主流像素點從1.4m 下降到1.12m，然后又反彈回1.4m。1.4m是在各種光照條件 下均能保證信噪比的極限。目前的極限是0.8m，索尼在進一步開 發0.7m，尚未有實際產品推出。目前的應用極限0.8m僅能保證 在強光下硬件輸出4800萬像素，弱光條件下輸出1200萬像素；弱光 條件下輸出圖像時，相當于是1.6m的像素點。

5、,目前像素點0.8m極限決定了像素不可能無限增加：由于成像質量 是由CIS的像素和像素尺寸共同決定的，而受限于光學尺寸，像素 和像素尺寸都不可能無限增加。目前光學尺寸最大的CIS是華為P40 系列的5000萬后攝，光學尺寸達到1/1.28。,像素：像素越多，成像質量越好。智能手機主攝像素不斷提升， 目前4800萬像素逐漸成為旗艦機的主流，且廠商仍在持續6400萬 像素新品，像素升級仍在持續。,單個像素的感光面積：單個像素點大?。╬ixel size）是影響CIS 成像質量的又一關鍵，pixel size越大，內部光電二極管的面積就 越大，感光效果就越好。,光學尺寸：像素越多，單個像素的感光面積

6、越大，成像效果越好， 但這意味著CIS光學尺寸越大。由于智能手機厚度限制，cmos的 光學尺寸不能無限增加。當CIS光學尺寸一定時，像素的提升和,pixel size的提升難以兼容。,難以共贏的像素和像素面積,共同決定了成像質量 均與成像質量成正比,華為歷年新機攝像頭配置 存在法蘭距，光學尺寸增大，攝像頭模組 相應變厚，而智能手機一般厚度為8mm，光 學尺寸的限制使得CIS的升級存在瓶頸,資料來源：索尼官網，三星官網，豪威科技官網,14, 采用Bayer陣列：以2x2共 四格分散RGB的方式成像, 硬件輸出1200萬像素, 將陣列擴大到4x4，但每個2x2 陣列只能識別一種顏色，且只 能一起輸

7、出，與1200萬像素沒 有本質區別, 硬件輸出1200萬像素，軟件插 值輸出4800萬像素（三星GM1）,采用Quad Bayer陣列：將陣列擴 大到了4x4，并且以2x2的方式將 RGB相鄰排列, 在弱光環境下4合1，輸出1200萬 像素；而在強光環境下硬件輸出 4800萬像素（索尼IMX586）,傳統1200萬像素傳感器,偽4800萬像素傳感器,真4800萬像素傳感器,4800萬像素是CIS像素升級的重要門檻, 像素點尺寸縮小一半，從1.6m縮 小到0.8m，提升工藝難度,Quad Bayer轉化為Normal Bayer 需要兩種算法：在弱光環境下采用 Binning模式，輸出1200萬

8、像素； 而在強光環境下采用Remosaic算 法，輸出4800萬像素,從傳統1200萬像素升級 到4800萬的技術挑戰,15,CIS結構升級：前照式背照式堆棧背照式,從前照式到背照式,從背照式到堆棧背照式,結構：一般的CMOS都由以下幾部分構成：片上透鏡、彩色濾光片、 金屬排線、光電二極管以及基板。 前照式：在傳統的前照射結構中，構成傳感器感光區域的金屬線路 和晶體管，被置于在硅基板表面，這就阻礙了片上透鏡的采光進程。 背照式：背照式結構通過把金屬線路和晶體管移至硅基板的另一面， 減少了對采光的阻礙，大大增加了進入每個像素的光量。,堆棧式優勢：將像素區域與邏輯控制單元從水平放置改為垂直堆疊，

9、像素區域占芯片面積的比例大幅提升。 且將像素區域與邏輯控制單元分開制作，可以按需要采用不同的晶 圓制程，便于各自制程的升級。邏輯控制單元的升級有利于提升圖 像信號處理能力，實現更多的功能，如硬件HDR，慢動作拍攝等。 堆棧式結構： 索尼連續推出雙堆疊式（ CIS+ISP） 和三堆疊式 （CIS+ISP+DRAM）設計方案。,前照式與背照式原理對比 背照式與堆棧背照式原理對比,三種CIS芯片對比,資料來源：IC insights,16,3D攝像頭成為標配：從平面到立體，結構光和TOF打開消費電子市場,3D結構光模組,TOF模組,原理：采用紅外光源發射高頻光脈沖到物體上，然后接收從物 體反射回去的

10、光脈沖，通過探測光脈沖的飛行（往返）時間來 計算被測物體離相機的距離。 結構：泛光照明器+近紅外攝像頭，其中： 泛光照明器的結構為：高功率 VCSEL（用于向物體發射光脈 沖）+擴散片； 近紅外攝像頭的結構為：紅外 CMOS傳感器+窄帶濾光片+聚 焦透鏡。,iPhone X 3D結構光模組,原理：采用紅外光源，發射出來的光經過一定的編碼投影在物體上， 這些圖案經物體表面反射回來時，隨著物體距離的不同會發生不同 的形變。圖像傳感器將形變后的圖案拍下來，基于三角定位法，通 過計算拍下來的圖案里的每個像素的變形量，來得到對應的視差， 從而進一步測算深度值。 結構：點陣投影器+泛光照明器+近紅外攝像頭

11、，其中： 點陣投影器的結構為：高功率VCSEL（用于發射特定波長的近紅外 光）+WLO lens（晶圓級光學透鏡，用于將 VCSEL 輸出的光束變成 橫截面積較大的、均勻的準直光束，覆蓋DOE）和 DOE（光學衍射 元件，用于形成特定編碼的光學圖案）; 泛光照明器的結構為：低功率VCSE（用于在光線較暗的環境下補光） +擴散片； 近紅外攝像頭的結構為：紅外 CMOS傳感器+窄帶濾光片+聚焦透鏡。 OPPO R17 Pro TOF模組,資料來源：SYSTEMPlus，快科技,17,3D攝像頭成為標配：3D感測市場快速增長 3D感測成為行業趨勢，市場快速增長：2019年，3D感測手機大多集中在旗艦

12、機型，結構光以蘋果為代表，自iPhoneX后的機型 都已經搭載結構光功能，而華為搭載ToF的機型數量最多，蘋果今年也會搭載TOF機型。Yole的預測數據顯示，全球3D成像和 傳感器的市場規模在20162022年的CAGR為38，2017年市場規模18.3億美元，2022年將超過90億美元。其中，消費電子是 增速最快的應用市場，20162022年的CAGR高達160。 結構光和TOF原理及性能對比,資料來源：OPPO官網 18,CIS市場：多攝趨勢驅動手機用CIS市場成長 智能手機攝像頭搭載量不斷提升：手機從雙攝向多攝趨勢發展，手機攝像頭個數的增多，逐步推動了“廣角”“長焦”“微距”和“虛化”

13、等3D成像質量的提升，也極大地推動了圖像傳感器（CIS）市場的爆發。2019年每部手機攝像頭的使用量約為3.1個，預計2024年將達到4.3 個。2019年智能手機用CIS的市場規模是137.5億美元，預計2022年將達到233.5億美元，復合增長率達到19.3%。,40%,25%,8%,52%,46%,28%,6%,23%,42%,2%,15%,41%,7%,100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%,5個以上,5個,4個,3個,2個,2.2,2.4,2.7,3.1,3.9,4.3,4.8,0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00

14、,6.00,手機攝像頭平均搭載量（個）,智能手機攝像頭平均搭載量,智能手機攝像頭數量分布,全球智能手機用CIS市場規模,數據來源：CINNO Research,19,CIS市場：汽車和安防加碼行業成長動力 車用CIS：盡管全球汽車需求疲弱，但汽車智能化推動單車車載攝像頭數量提升，高端汽車的各種輔助設備配備的攝像頭可多達8個。我們 預測，未來汽車上的攝像頭將可能達到12個。且側視、環視、前視、內視等鏡頭對CIS性能要求較高，推升2019-2022年車用CIS市場規模 的年復合增長率達到25%。 安防CIS：隨著智慧城市、雪亮工程建設的大力推進，城市視頻監控在不斷強化視頻監控AI智能應用，視頻監控

15、的像素水平、超低照夜視功 能是輔助AI更好發揮效能的前提和基礎，CIS在其中扮演著重要角色。我們分析2019-2022年安防CIS市場規模的年復合增長率達到23%。 全球CIS市場2019-2022復合增長率達到17%：手機多攝趨勢、車用和安防攝像頭的需求增長，是CIS市場增長的三大動力，推動行業2019-,2022年市場復合增長率達到17%。,全球車用CIS市場規模,全球安防CIS市場規模,76.2,93.3,106.1,137.5,163.6,211.4,233.5,6.6,12.8,13.2,19.0,25.0,53.80,4.0,9.3,12.0,15.0,17.3,33.1,34.7

16、,36.5 76.92,38.3,40.2,42.2,44.3,0,50,100,150,200,250,300,350,其他,全球CIS市場規模 安防監控車用,手機,單位：億美元,數據來源：CINNO Research,20,42.4%,21.6%,9.0%,4.6%,6.4%,16.1%,索尼,三星,豪威,安森美,意法半導體,其他,33.0%,27.5%,9.7%,4.9%,7.7%,17.2%,索尼,三星,豪威,安森美,意法半導體,其他,42.4%,19.5%,10.4%,5.9%,5.5%,16.3%,索尼,三星,豪威,安森美,意法半導體,其他,41.2%,18.9%,13.1%,5.

17、3%,3.2%,18.3%,索尼,三星,豪威,安森美,意法半導體,其他,CIS全球競爭格局良好，豪威享受國產化紅利 CIS全球競爭格局良好：CIS市場集中在幾個大的玩家手中，索尼長期占據著40%以上的市場份額，三星緊隨之后。2011年之后豪威一直處 于市場份額下滑的趨勢中，主因在高端市場中被索尼、三星超越，在低端市場中又受到Hynix、格科微、思比科、奇景等中韓廠商的蠶食。 緊抓4800萬像素國產化機遇，豪威市場份額有望上升：2020年預計豪威高階4800萬像素CIS月產能需求，將從5.5萬5.8萬片上升到7萬 片左右，中階如1200萬像素的CIS、低階如800萬及以下像素的CIS，月產能需求

18、都分別約是2萬片左右。4800萬像素已經成為豪威需求 的主要驅動力。在手機CIS市場中，豪威有望抓住4800萬像素國產化機遇，強勢收復失去的山河。 2016-2019年全球CIS市場競爭格局基本穩定,數據來源：Yole development 供給端擴產有限，行業供不應求：就供給而言，索尼、三星IDM廠商全線滿產，索尼產能不夠，轉而外包給晶圓代工廠商臺積電，而豪威、 格科微等設計廠商，訂單供不應求已經令晶圓代工廠產能十分緊張。2020年我們預計高階CIS擴產非常有限，主因考慮到高像素CIS芯片 采用BSI工藝，因BSI工藝所需設備定制化程度高，Fab對于擴產意愿較低；現業內多采取改進FSI工藝

19、、或分段加工等方式，當前仍以充 分挖掘現有產能潛力為主，新增產能釋放有限，因而預計CIS缺貨有望在2020年全年持續。價格上漲驗證了行業供不應求的態勢，也驗證 了行業全球競爭格局良好。 CIS價格上漲幅度統計分析,數據來源：半導體行業觀察,21,目錄,全球CIS、指紋識別產業鏈主要企業,屏下指紋識別持續升級，滲透加快,5G多攝趨勢下，CIS位于黃金賽道,全面屏淘汰電容式指紋識別，屏下指紋識別成為主流 光學屏下指紋識別方案成為手機全面屏時代最重要的生物識別方案：隨著手機進入全面屏時代，傳統的電容式指紋識別被其他生物識別方 案取代。蘋果采用了結構光3D識別，其他手機則轉向了屏下指紋識別。主流的屏下

20、指紋識別方案有兩種，一是三星手機獨家采用的高通超 聲波屏下指紋識別方案，三星以外的安卓陣營如：華為，榮耀，小米，OPPO，VIVO，魅族，一加等，則全部采用光學屏下指紋識別方案。 三種指紋識別方案對比,資料來源：CINNO Research,22,屏下指紋識別：光學方案進化到第二代時，性價比顯著優于超聲波方案 第二代光學屏下指紋識別方案大大降低模組成本，但增加了模組厚度：2019年的第二代光學方案使用透鏡代替準直層，改善了圖像質量 的同時，將整個模組固定在中框上，無需與屏幕貼合，相對于第一代方案大大降低了模組成本。透鏡方案的光學指紋憑借較低的成本推 動了整個OLED屏下指紋滲透率在2019年得

21、以快速增長。 第三代光學屏下指紋識別方案大大降低模組厚度：2019年底匯頂推出的第三代光學方案采用微透鏡，大大降低了模組厚度。通過植入微 透鏡，代替傳統大透鏡，可以大幅壓縮光路空間，從而使模組厚度降低至0.30.5mm水平，可以疊放在屏幕和電池中間，提升了設計自 由度的同時，支持手機廠商放入較大的電池。 三代光學方案與超聲波方案對比,23,資料來源：CINNO Research,55%,25%,12%,8%,匯頂,高通,神盾,思立微,屏下指紋識別加速替代傳統電容式指紋識別：2019年 隨著旗艦機紛紛采用全面屏，屏下指紋識別全面取代 傳統電容式指紋識別。2019年屏下指紋識別傳感器出 貨達到2億

22、，相比2018年的2500萬個增長了7倍。2020 年屏下指紋識別出貨量預計在2.73億左右，同比上升 36.5%，同比增速受疫情影響。預計隨著疫情的影響 逐步消失，屏下指紋識別將回到快速增長的軌道上， 預計2019-2022年復合增長率達到64%。 光學屏下指紋識別成為中堅力量：2019年屏下指紋芯 片2億的出貨量中，光學屏下指紋識別技術占比約 77.5%，出貨1.55億部，主要品牌有匯頂科技、神盾、 思立微；超聲波屏下指紋識別技術占比約12.5%，出 貨0.45億部，由高通獨家壟斷，獨家供給三星。 光學屏下指紋識別快速滲透，受益于第二代光學方案 大大改善了性價比：透鏡方案的光學指紋識別方案

23、， 不僅改善了成像質量，提升了識別率（識別率甚至高 過了超聲波方案），而且大大降低了成本，推動了整 個OLED屏下指紋滲透率快速增長。 匯頂引領光學屏下指紋識別市場：2019年匯頂OLED光 學屏下指紋方案出貨約1.1億片，占光學屏下指紋市 場份額高達71%，占整體屏下指紋市場份額的55%。這 主要受益于匯頂引領了光學屏下指紋識別方案的升級 與創新。,2019年光學屏下指紋識別進入快速滲透期,0.25,0.45,0.48,0.49,0.64,1.55,2.25,4.08,6.86,0.00,1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00,7.00,8.00,光學屏下指紋識別,超聲波

24、屏下指紋識別,屏下指紋識別：第二代光學方案性價比卓越，2019年加速滲透,屏下指紋識別市場競爭格局,24,資料來源：CINNO Research,資料來源：CINNO Research,18,屏下指紋識別：5G時代，第三代超薄光學方案成為趨勢,第二代光學屏方案存在模組較厚的缺點：第二代光學屏下指紋識別方案最大的 升級點在于提升成像質量、并降低價格，從而極大提升了性價比，但由于要給 透鏡預留足夠的光路空間，模組一般達到3-4mm的厚度，模組較厚導致安裝時 需要與電池錯位布置，擠占了電池空間。 第三代超薄光學方案滿足5G手機的需求：隨著5G時代到來，5G手機芯片功耗較 高、天線數量增多，并且多攝成

25、為趨勢，擠壓電池置放空間，使得第二代光學 方案在5G手機中的應用受限。2019年底匯頂推出的第三代光學方案，采用微透 鏡代替傳統的透鏡，從而使模組厚度降低至0.30.5mm水平，可以疊放在屏幕 和電池中間，提升了設計自由度的同時，且支持手機廠商放入較大的電池。 5G換機潮，第三代超薄光學方案有望成為主流：目前匯頂的第三代超薄光學方 案已經可以將模組厚度降低到0.3mm以下的水平，并且著力解決成本高的問題。 預計隨著2020年5G手機上量，超薄屏下指紋方案將有望逐步提高市場滲透率， 成為屏下指紋識別的主流方案。,第二代和第三代光學方案對比,小米CC9 Pro是首款使用超薄光學方案的手機,資料來源：小米官網,25,目錄,全球CIS、指紋識別產業鏈主要企業,屏下指紋識別持續升級，滲透加快,5G多攝趨勢下，CIS位于黃金賽道,CIS和指紋識別市場，日、韓、中三足鼎立,資料來源：Wind，Bloomberg 備注：基于公司CY2019年數據,神盾,思立微,豪威科技,索尼,三星,0%,10%,20%,30%,40%,50%,全球CIS、指紋識別產業鏈主要企業 80% 70% 匯頂科技 60%,0,10,20,30,60,70,80,90,毛利率（%）,4050 營收規模（億美金）,CIS 指紋識別,大小代表營收規模,20,