CIS行业报告：视觉硬件核心

陈海进 证券分析师 电子 优于大市（维持） 证券研究报告|行业深度 电子 2023年09月15日 CIS：视觉硬件核心赛道，国产厂商向上突破 投资要点： 资格编号：S0120521120001 邮箱：chenhj3＠tebon.com.cn陈蓉芳 资格编号：S0120522060001 研究助理 邮箱：chenrf＠tebon.com.cn CIS:CMOS摄像模组的灵魂与价值核心，国产替代进入深水区。功能上，CIS 是目前使用最主流的图像传感器可捕捉光子并转换为电信号，为CMOS摄像模组 实现成像的核心元件；价值上，CIS约占据CMOS摄像模组价值的52%，为CMOS摄像模组的价值核心。CIS在半导体领域国产化程度较高，据Gartner预测，CIS为当前第一批国产厂商全球市占率超过10%的品类，这也将国产CIS的发展引入了深水区，高端料号亟待突破。目前，CIS的技术突破主要集中在对一定价格区间内极致性能的追求上，如何在有限的空间和预算内，实现较大的光学尺寸（由像素颗粒大小与像素数目共同决定），从而实现优质的感光性能，成为了技术突破的焦点。由此，衍生出了Stack（堆栈）等结构更复杂的CIS产品。 7% 4% 0% -4% -7% -11% -15% 市场表现 沪深300 应用趋势：手机主战场性价比为王，汽车等新兴领域受益智能化。CIS扎根手机、安防等传统应用，汽车、机器视觉等新兴领域将受益于自动驾驶、AI等智能化应用发展。（1）手机：手机为CIS传统基本盘。该领域CIS主要受益于手机多摄及 高像素主摄的摄像硬件配置趋势。2022年，消费电子需求疲软给CIS带来了较大的价格压力，性价比成为手机CIS关键的竞争力。自21Q4至23Q1，2M料号已从1美金降价为0.6美金，8M料号从2美金降至1.6美金，50M产品价格下降趋势相对较弱，因此高清主摄CIS为最具含金量的料号。（2）汽车：在特斯拉引领 相关研究 2022-092023-012023-05 1.《新能源或将代替半导体主导美国的再工业化》，2023.9.13 2.《电子月报（台股）2023-08：电子传统旺季来临，关注需求敏感的存储、封测、消费IC》，2023.9.133.《电子周观点：布局复苏链+自主可控，华为问界M7智驾版发布在即》，2023.9.10 4.《伟测科技（688372.SH）：冉冉升起的第三方独立测试龙头》，2023.9.8 ， 5《.毫米波雷达专题：龙头厂商引领 4D毫米波颠覆式创新》，2023.9.7 下，BEV+Transformer的基于视觉的智驾架构被华为、百度、蔚小理等众多无人 驾驶玩家采用。摄像头为汽车智能化之眼，据Yole统计，至2027年，单车摄像头用量最大有望达到20颗，CIS用量将随之提升。（3）安防：CIS为智慧安防升级的硬件基础，除像素提高外，安防的夜间使用需求与场景特殊性提出了对HDR与动态范围的要求。（4）机器视觉：AI爆发潮下，机器人等新兴应用为机器视觉注入新的活力，全局快门技术为机器视觉CIS必然选择。 市场竞争：索尼、三星垄断手机主战场，国产高端突破&发力新兴应用。（1）市场空间：据ICInsights预测，2022年CIS市场规模预计为186亿美元，较2021年201亿美元的市场规模缩水7.46%，CIS长期基本盘仍然为手机，但未来成长 空间在于汽车等新兴领域。（2）竞争格局：2022年，索尼、三星两大巨头共占全球CIS市场份额的61%，国产厂商在高端产品上亟需突破。汽车领域，豪威（韦尔）地位仅次于安森美，而在安防与机器视觉全局快门CIS领域思特威亦占据了龙头地位。 产业梳理：产研一体上下游协同共进，推进国产料号向上突破。设计+代工+封测三环节环环相扣，共同决定了CIS的工艺、产能、成本，衍生IDM（三星、索尼）、Fab-lite（格科微）、Fabless（韦尔、思特威）三大业务模式，不变的是设计环节 与上游的工艺共同开发与配合。台积电为索尼和豪威最重要的代工方之一，格科微、思特威等中国大陆厂商则分别选择了华虹、晶合等国产Fab厂进行本土工艺与产能配合，产业链的本土化亦有助于国产CIS全面自主向上突破。 投资建议：建议关注CIS产业链核心标的：韦尔股份、思特威、格科微、晶方科技。 风险提示：下游需求波动风险，研发进程不及预期，贸易摩擦风险。 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录 1.CIS：摄像模组的灵魂与价值核心，国产替代进入深水区6 1.1.CIS:CMOS摄像模组的灵魂与价值核心6 1.2.应用领域：扎根手机主战场，多领域渗透6 1.3.技术路线：光学尺寸决定成像效果，性能与成本博弈8 2.应用趋势：手机主战场性价比为王，汽车等新兴领域受益智能化9 2.1.手机：受益手机摄像头数量+规格齐升，降本压力之下性价比为王9 2.2.汽车：智能化之眼，伴随自动驾驶迭代量价齐升10 2.3.安防：CIS性能为创新之基，从高清化走向智能化12 2.4.机器视觉：新兴机器视觉发展迅猛，全局快门CIS扮演重要角色14 3.市场竞争：索尼、三星垄断手机主战场，国产高端突破&发力新兴应用15 3.1.CIS市场：22年阶段性遇冷，汽车新兴下游逆势增长15 3.2.手机：三星+索尼双巨头垄断市场，国产厂商竞争高端料号15 3.3.汽车：受益自动驾驶视觉感知，安森美、豪威角逐前装主战场18 3.4.安防：后疫情时代进入复苏，本土厂商亟需迈向高端19 3.5.机器视觉：AI开启新一轮成长周期，思特威全局快门居于龙头21 4.产业梳理：产研一体上下游协同共进，推进国产料号向上突破22 4.1.产业链：设计+制造+封装三大环节产研结合，共同推进高端料号国产替代22 4.2.产业链标的25 4.2.1.韦尔股份：CIS设计龙头企业，丰富产品布局打造平台型巨头25 4.2.2.思特威：全球安防CIS龙头，深度参与汽车与消费电子高端国产替代27 4.2.3.格科微：华丽转身Fab-lite成果喜人，冲刺高端CIS国产替代未来可期30 4.2.4.晶方科技：全球领先CIS封装企业，积极拓展车载CIS封装市场33 5.风险提示35 图表目录 图1：CIS结构示意图6 图2：手机摄像头模组示意图6 图3：摄像模组的成本占比6 图4：2022年CIS下游应用领域市场占比7 图5：Gartner对中国半导体市场地位的预测8 图6：FSI与BSI的结构差异9 图7：堆栈式CIS结构的变化9 图8：智能手机摄像头演变示意图9 图9：手机主摄像素像素提升9 图10：智能手机多摄渗透情况9 图11：全球手机摄像头细分市场规模（亿颗）9 图12：2022年中国手机月度出货量及同比10 图13：手机CIS单位价格趋势（美元）10 图14：CIS车载视觉应用方向11 图15：高动态成像效果（左）及LED闪烁抑制效果（右）11 图16：汽车平均单车摄像头用量至2027年预计达20颗11 图17：CIS为汽车摄像模组价值核心11 图18：安防监控系统发展历程12 图19：手机和安防监控夜间摄像效果对比（上：手机，下：安防监控）13 图20：果冻效应示意图14 图21：2016-2026年全球CIS市场规模及预测15 图22：2022年vs2021年CIS下游市场占比15 图23：2022年全球CIS供应商份额（按销售额）15 图24：索尼配套苹果手机的系列CIS产品16 图25：2022年全球智能手机CIS市场份额（按销售额）16 图26：全球汽车CIS前装及后装市场规模19 图27：汽车CIS市场份额（按销售额）19 图28：国内安防行业总产值情况19 图29：安防行业景气度与GDP季度同比（不变价）的比较19 图30：全球安防CIS出货量及预测20 图31：全球安防CIS市场规模及预测20 图32：全球安防CIS厂商市占率（按照出货量口径，2020）21 图33：全球安防CIS厂商市占率（按照销售规模口径，2020）21 图34：全球与国内机器视觉发展对比21 图35：全球机器视觉市场规模及预测22 图36：中国机器视觉市场规模及预测22 图37：全球新兴领域全局快门CIS市场规模及预测22 图38：全球新兴领域全局快门CIS市占率情况（以出货量口径，2020）22 图39：CIS芯片生产模式示意图23 图40：部分CIS特殊工艺示意图24 图41：CIS三层堆叠工艺结构示意图24 图42：2022年中国大陆晶圆代工产能统计（万片/月）24 图43：全球晶圆代工价格走向及预测（美元，不含IDM）24 图44：韦尔股份2019-2022营业收入25 图45：韦尔股份CIS技术矩阵25 图46：2022年手机CIS市场份额（按销售额）26 图47：韦尔股份OV50H50MP手机CIS26 图48：2021年车载CIS市场份额（按销售额）26 图49：韦尔股份车载CIS产品应用图示26 图50：2019-2022韦尔股份TDDI与CCC/ASIC/LCOS业务收入（百万元）27 图51：公司发展与业务布局历程27 图52：思特威安防产品收入构成（百万元）28 图54：思特威车载CIS产品应用图示29 图55：思特威SC120AT产品简介29 图56：思特威智能手机CIS下游部分客户情况29 图57：GS系列与普通CIS产品高速抓拍效果对比30 图58：全局快门CIS应用场景30 图59：2020年全球CIS出货量前十企业（亿颗）31 图60：2020年全球CIS销售额前十企业（亿元）31 图61：格科微最新的32M产品GC32E131 图62：GC32E1前摄实拍样张31 图63：GC8613HDROFF、传统HDR、DAGHDR成像对比31 图64：GC8613低光照(0.5lux-1lux)成像效果31 图65：格科微业务模式示意图32 图66：格科微自有晶圆厂临港工厂32 图67：格科微首批12英寸晶圆32 图68：格科微、韦尔股份、思特威2021Q3-2023Q2库存水位（亿元）33 图69：TSV3D芯片封装效果34 图70：TSV芯片级封装技术示意图34 图71：晶方科技车载CIS封装技术应用场景34 图72：晶方科技300毫米晶圆级TSV芯片尺寸封装线34 图73：荷兰Anteryon公司精密光学元器件产品34 图74：以色列VisIC公司氮化镓产品34 表1：图像传感器CCDvsCMOS7 表2：CIS应用场景对应产品的技术参数发展水平7 表3：CMOS图像传感器的主要参数8 表4：手机多摄方案的主要配置10 表5：部分汽车CIS供应商产品性能11 表6：部分车型摄像头数量及像素12 表7：安防领域各分辨率CIS出货量变化趋势（千颗）13 表8：机器视觉与人类视觉比较14 表9：国内手机CIS市场规模测算16 表10：主流手机品牌部分机型CIS品牌及参数17 表11：国内汽车CIS市场规模测算18 表12：主要CIS厂商生产模式与代工厂对比23 表13：半导体IDM、Fabless、Foundry三种模式对比23 表14：（CIS）封装技术演进过程25 表15：韦尔股份ADAS车规CIS代表产品26 表16：思特威AI系列安防CIS代表产品28 表17：思特威汽车电子领域代表产品29 表18：汽车电子领域主要竞品对比29 表19：格科微募集资金投资计划明细32 1.CIS：摄像模组的灵魂与价值核心，国产替代进入深水区 1.1.CIS:CMOS摄像模组的灵魂与价值核心 CIS：CMOS摄像模组实现功能的灵魂，数模转换变光为电。图像传感器，即ImageSensor，为摄像头模组成像的核心部件。CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器（CIS）能够将光子转换为电子，把图像信号转换为数字信号。 CIS集成度较高，其结构主要包括感光区阵列（像素阵列）、时序控制、模拟信号处理以及模数转换等模块。CIS的光捕获单元可以在透镜聚焦时拾取各种波长的光子，并将它们转化为电子，CMOS单元被晶体管包围，晶