电子行业深度报告：未来摄像技术的核心——CMOS图像传感器

2022年09月07日 证券研究报告—行业深度报告 电子 投资评级：强于大市相对指数表现 电子沪深300 0.58 0.29 0.00 -0.29 -0.59 -0.88 2021-92021-122022-32022-6202 高新技术组 分析师：肖立戎（分析师）联系方式：0871-63577083 邮箱地址：xiaolr@hongtastock.com资格证书：S1200521020001 未来摄像技术的核心——CMOS图像传感器 报告摘要 CMOS图像传感器芯片的主要作用是把图像信号转换为数字信号， 是摄像头的核心部件，随着摄像头对拍照、摄像、图像识别、身份验证等功能需求的增加，CMOS图像传感器增长迅速。2021年全球CMOS图像传感器市场规模为213亿美元，预计到2025年将达到290亿美元。 在行业竞争格局方面，2021年前三大CMOS传感器企业索尼、三星、韦尔股份市占率达到75%，行业垄断程度较高，其他企业较难与之竞争，不过索尼、三星的产品主要应用于手机领域，对于汽车、机器视觉等新领域布局较少，国内厂商在其他新兴领域仍有很好的发展机会。 从下游应用来看，目前智能手机摄像头是CMOS图像传感器的主要应用领域，但是2021年以来，由于智能手机缺乏功能创新，消费者换机意愿下降，手机市场持续低迷，手机CMOS图像传感器需求增量有限，未来三年手机市场复合增速为3%，到2025年手机CMOS图像传感器市场约为169亿美元。在车载领域，随着汽车电子化程度的提高，对CMOS图像传感器的需求也大幅增长，未来车载市场将是传感器厂商重点发展的市场，预计未来三年，车用CMOS图像传感器市场复合增长率为15%，到2025年汽车CMOS图像传感器约为31亿美元，目前布局车归级CMOS产品的国外企业有安森美、索尼等，国内企业有韦尔股份、思特威、格科微、比亚迪半导体等。在安防领域，2022年以后随着城市安防摄像安装逐步完成，安防CMOS图像传感器的增速会逐步下降，未来需求主要在安防设备更换和系统升级等，预计未来三年安防CMOS图像传感器市场增速在12%左右，到2025年市场规模将达到20.1亿美元。 从全球CMOS图像传感器市场看，手机CMOS图像传感器市场竞争格局已基本稳定，国内厂商进入的空间较少；但是在车载领域，本土企业与国外的技术差距较小，随着国内汽车电子市场的发展，较早布局车规级产品的企业将会获得更多的市场空间。 国内企业韦尔股份、格科微、思特威等已开始在智能穿戴、移动支付、汽车电子等新领域等布局，随着国内汽车市场的复苏，消费电子应用的升级，以及芯片领域国产替代进程的加速，国内CMOS图像传感器企业有望实现快速发展。 相关研究 半导体、计算机行业月报：半导体主要产品普遍降价；软件企业下半年降本控费效果有望显现 独立性声明 2022.08.05 风险提示 作者保证报告所采用的数据均来自正规渠道，分析逻辑基于本人的职业理解，通过合理判断并得出结论，力求客观、公正，结论不受任何第三方的授意、影响，特此声明。 下游手机市场低迷，将使CMOS图像传感器需求下降；车规级产品验证周期较长，短期难以带来盈利。 正文目录 1.摄像头的核心芯片——CMOS图像传感器5 2.市场稳定增长，行业垄断程度较高6 3.高清化、智能化产品升级带动图像传感器需求8 3.1.最大的应用领域——智能手机8 3.2.快速成长的应用市场——智能驾驶11 3.3.稳定增长的市场——安防监控16 3.4.汽车应用或成行业未来主要增长市场17 4.国外企业长期占有高端市场，国内企业在新兴市场快速发展18 4.1.国外企业18 4.1.1.索尼——拥有最顶尖的图像传感器技术18 4.1.2.三星——依靠自有应用市场发展CMOS图像传感器技术20 4.2.国内企业21 4.2.1.韦尔股份——收购豪微科技进军中高端传感器市场21 4.2.2.格科微——通过自研技术发展本土图像传感器应用23 4.2.3.思特威——以安防市场为切入点多方向发展图像传感器技术24 4.3.国外企业技术、规模优势较大，本土企业正快速追赶26 5.研究结论28 6.风险提示29 图目录 图1.CMOS图像传感器5 图2.CMOS传感器成像原理5 图3.CMOS主要应用领域5 图4.全球CMOS图像传感器市场规模6 图5.2021年CMOS图像传感器主要应用领域6 图6.中国CMOS图像传感器市场规模7 图7.中国CMOS图像传感器应用领域7 图8.CMOS传感器产业链7 图9.2021年全球CMOS市场竞争格局8 图10.手机摄像头结构8 图11.手机摄像头成本构成8 图12.全球智能手机CMOS图像传感器销售额9 图13.全球及中国手机出货量9 图14.智能手机平均摄像头数量10 图15.中国手机摄像头数量结构10 图16.2021年手机CMOS图像传感器竞争格局10 图17.COS图像传感器在汽车中的应用12 图18.全球车用CIS市场规模13 图19.单车摄像头搭载量13 图20.全国车载摄像头价格指数13 图21.不同自动驾驶级别对应单车平均CMOS图像传感器数量14 图22.不同级别自动驾驶占比14 图23.2021年车载CMOS图像传感器市场竞争格局14 图24.主要安防监控摄像机类型16 图25.全球安防监控CIS销售额16 图26.2020年全球安防监控CIS市场竞争格局（按销售额）17 图27.2020年全球安防监控CIS市场竞争格局（按出货量）17 图28.CMOS图像传感器主要应用领域市场规模测算（亿美元）18 图29.索尼营业收入及净利润19 图30.索尼CMOS图像传感器应用领域19 图31.索尼CMOS图像传感器收入19 图32.三星电子营业收入及净利润20 图33.三星CMOS图像传感器ISOCELLGN121 图34.三星CMOS图像传感器收入21 图35.韦尔股份营业收入及净利润22 图36.豪威科技OV64图像传感器22 图37.韦尔股份CMOS图像传感器业务收入22 图38.格科微营业收入及净利润23 图39.格科微CMOS图像传感器GC32E124 图40.格科微CMOS图像传感器收入24 图41.思特威营业收入及净利润25 图42.思特威CMOS图像传感器各领域销售情况26 图43.国内图像传感器企业CMOS产品毛利率对比27 图44.CMOS图像传感器企业研发费用率对比27 表目录 表1.主要CMOS图像传感器企业8 表2.部分主流CMOS图像传感器对比11 表3.车载摄像头安装部位及功能12 表4.主要车载CIS生产商技术来源和产品对比15 表5.思特威主要产品及应用领域25 表6.各企业CMOS产品收入对比（亿美元）26 表7.各CMOS图像传感器企业主要产品性能及应用领域28 1.摄像头的核心芯片——CMOS图像传感器 CMOS图像传感器（CIS）是将光子转换为电子进行数字处理，把图像信号转换为数字信号的芯片，主要用于在数码相机、数码闭路电视摄像机和数码摄像机中的创建图像，是数码摄像头的关键部件。由于摄像头的功能包括拍照、摄像、图像识别、身份验证等，数码产品对CMOS图像传感器性能的要求也越来越高。通常CMOS图像传感器主要由四个组件构成：微透镜、彩色滤光片（CF）、光电二极管（PD）、像素设计。 图1.CMOS图像传感器图2.CMOS传感器成像原理 资料来源：Yoledeveloppement，红塔证券资料来源：传感器技术，红塔证券 图3.CMOS主要应用领域 CMOS图像传感器拥有较好的信号转换能力，可以将直接在像素内将电荷转化为电压，在性能上超过了传统的CCD传感器，当前，主流的摄像头都使用CMOS传感器进行信号转换，CMOS传感器也被广泛应用于智能手机、数码相机、自动驾驶、安防、IOT等领域。 资料来源：Yoledeveloppement，红塔证券 2.市场稳定增长，行业垄断程度较高 随着智能手机摄像头的升级，以及汽车市场的高速增长，全球CMOS图像传感器市场规模持续走高。2021年全市CMOS图像传感器销售额为213亿美元，同比增长2.89%。2021年受疫情影响，加上手机市场低迷，CMOS图像传感器需求增速放缓，不过随着2022年下半年消费市场复苏，相应电子需求恢复，CMOS图像传感器市场增速将会恢复到8%左右，预计2025年全球CMOS图像传感器市场规模为290亿美元。 图4.全球CMOS图像传感器市场规模 （亿美元） 268.3 289.8 230.0 248.4 193 207 213 139.06154.78 102.48 350 300 250 200 150 100 50 0 2016201720182019202020212022E2023E2024E2025E 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 全球CMOS图像传感器销售额同比 资料来源：Yoledeveloppement，红塔证券 从下游应用领域来看，目前CMOS图像传感器最大市场为手机摄像头，2021年CMOS图像传感器手机市场占比达到75.9%，这主要得益于近几年手机摄像往高分辨率、多摄像头发展，现在高端机的摄像头在3-5个之间，对于CMOS的需求较大。从市场增速来看，汽车市场增长最快，2021年汽车CMOS市场率已经达到11.7%，随着电动车渗透率的上升，以及智能驾驶的发展，单车CMOS传感器的使用量也在大幅增长，预计未来五年内车用摄像头将是CMOS市场增长的主要动力。 图5.2021年CMOS图像传感器主要应用领域 汽车电子,11.7% 其他,3.5% 机器视觉,2.8% 安防监控,6.2% 智能手机,75.9% 资料来源：Yoledeveloppement，红塔证券 CMOS图像传感器在国内还处于高速发展的阶段，2021年国内CMOS图像传感器销售额为295.4亿元，同比增长19%，增速明显快于全球，预计到2024年国内CMOS图像传感器市场规模将达到516.5亿元，符合增长率为 20%。 图6.中国CMOS图像传感器市场规模图7.中国CMOS图像传感器应用领域 汽车电子, 11.6% 机器视觉, 3.0% 其他,2.0% 安防监控, 21.6% 智能手机, 61.8% （亿元） 516.5 433.2 359.1 273.6 295.4 247.4 600 500 400 300 200 100 0 2019202020212022E2023E2024E 资料来源：赛迪顾问，红塔证券资料来源：赛迪顾问，红塔证券 图8.CMOS传感器产业链 从生产模式来看，CMOS图像传感器企业主要分两种，专注于CMOS芯片设计的Fabless企业，比如索尼、韦尔股份（豪威科技）、思特威等。还有从设计制造者到封装测试全产业链都做的IDM企业，比如三星。当前CMOS芯片对于制程的要求并不是很高，芯片的主要技术壁垒在芯片设计一环，因此主要的CMOS企业多以设计为主。 资料来源：格科微招股说明书，红塔证券 从竞争格局来看，CMOS图像传感器市场属于垄断程度较高的市场，2021年前三大CMOS传感器企业占有75%的市场。索尼在行业中处于龙头地位，目前市占率约为39%左右。其次是三星（23%）、韦尔股份（13%）。索尼的图像传感器主要应用在手机、相机、摄像等，三星的产品主要应用于自己的手机端，韦尔股份的图像传感器则侧重于安防和汽车。 佳能,1% 思特威,1% SK海力士,3% 安森美,4% 滨松公司,1% 其他,5% 格科微,4% 意法半导体,6% 索尼,39% 韦尔股份, 13% 三星,23% 图9.2021年全球CMOS市场竞争格局 资料来源：Yoledeveloppement，红塔证券 表1.主要CMOS图像传感器企业 公司 索尼 三星 韦尔股份 格科微 SK海力士 生产模式 Fabless IDM Fabless Fabless IDM 主要代