CIS优势成图像传感器主流， 五大工艺助力升级发展
CIS以更快速度将光信号转换为电信号
相机作为一种媒介，可以记录光所体现的物体，使人们能够主观或者客观地表达各种情感和思想。当代人类身处一个所 谓的“数字游牧时代”，人们携带各类移动数码设备，生活不受时空的限制。在当今时代，相较于胶片相机，配备图像传感 器的数码相机的使用范围更广。同时，当今也是配备数码相机功能的智能手机时代。在用于记录人们日常生活和美好回忆的 数码相机或智能手机相机中，图像传感器的作用类似于胶片相机中的胶片。图像传感器在将通过镜头接收的拍摄对象信息转 换为电子图像方面起着关键作用。
图像传感器主要分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器（CIS）。 CCD即电荷耦合器件（Charge-Coupled Device）的简称。它由许 多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时， 每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在 一起，就构成了一幅完整的画面。 CIS即互补金属氧化物半导体图像传感器（CMOS Image Sensor） 的简称。CIS是一种光学传感器，其功能是将光信号转换为电信号（指随 着时间而变化的电压或电流），并通过读出电路转为数字化信号。 CCD像元产生的电荷，需要先寄存在垂直寄存器中，然后分行传送 到水平寄存器，最后单独依次测量每个像元的电荷并放大输出信号。而 CIS则可以在每个像元中产生电压，然后通过金属线，传送到放大器输出， 速度更快。 CCD将光生电荷从一个像素移动到另一个像素，并在输出节点将其 转换为电压。CIS在每个像素上使用多个晶体管，将每个像素内的电荷转 换为电压，以使用更传统的导线放大和移动电荷。
五大工艺助力CIS制造
一、深层光电二极管成型工艺技术
消费者对更清晰的图像品质的渴望引发了移动端CIS的像素密度和分 辨率竞争，进而加速了CIS工艺技术的发展。在相同的芯片尺寸上要增加 像素数量，就需要不可避免地缩小单一像素的尺寸。深层光电二极管的形 成是防止图像质量下降的关键技术。为了在更小的像素中确保足够的满阱 容量（Full well Capacity, FWC），与半导体存储器相比，CIS需要采用 难度更高的图像形成技术。尤其需要确保高纵横比 （>15:1）植入掩码 （Implant MASK）工艺技术，以阻止高能量离子的植入。事实上，目前 纵横比在业内有逐步提高的趋势。
二、像素间隔离处理技术
将像素彼此隔离的技术对于制作高清CIS至关重要。如果采用过时的 隔离技术，可能会造成各种图像缺陷，如混色、散色等。每家芯片制造商 都具备不同的隔离技术。在CIS市场中，更高的像素密度和更高的分辨率 正逐步成为业界通用标准，而隔离处理技术的水平差异也正成为衡量CIS 品质的重要指标。隔离过程中可能会出现各种问题。为此，人们正在做出 巨大努力，选择更好的设备，开发新方案，以期提高CIS产品线的良品率 及产品质量。
三、彩色滤波阵列（CFA）处理技术
彩色滤波阵列是有别于半导体存储器制造工艺的CIS独有的工艺 。 CFA工艺一般由彩色滤波器（CF）和微透镜（ML）组成，前者可将入 射光过滤成红、绿、蓝各波长范围，后者可提高光凝聚效率为了获得优 良的图像品质，开发和评估R/G/B彩色素材并开发相关技术以优化形状、 厚度等工艺条件非常重要。近年来，得益于Bayer和Quad等应用技术 与CFA的基本构造相结合的技术发展，一系列高质量、高功能的CIS产 品不断涌现。
四、晶圆堆叠工艺
晶圆堆叠是指将两个晶圆连接在一起。这是制作高像素、高清晰 度的CIS产品的必备技术。对于高像素CIS产品，像素阵列和逻辑电路 分别在个别晶圆上形成。这些晶圆在工艺期间被连接在一起而这一过 程被称为“晶圆键合（Wafer Bonding）”。像素阵列和逻辑电路的 分离意味着制造成本的增加但同时也意味着可以在同等晶圆面积上生 产更多芯片;不仅如此，这还有助于提高产品的性能。因此，这是目前 大多数CIS芯片厂商所采用的技术。晶圆堆叠技术正以各种形式不断发 展。近年来，晶圆堆叠技术也被应用于半导体存储器领域，促进了产 品性能的提升。
五、有助于CIS良品率和产品质的控制技术
控制金属污染是CIS产品开发和量产过程中最 基本的前提条件之一。由于CIS产品对污染的敏感 度是存储器产品的数倍，且污染会直接影响CIS产 品的良品率和质量，因此CIS的生产必须采用各种 污染控制技术。另一个重要因素是等离子体损伤控 制。由于图像属性的损坏（如热像素）是在工艺过 程中造成的损伤而发生的，因此有必要对关键工艺 进行精确管理。
下游应用新趋势拉 动CIS量、质新需求
上游：晶圆、封测占最大成本
CIS产业链上游为CIS芯片制造行业，市场集中度高，其中CIS芯片厂商可分成 Fabless、Fab-lite、IDM三种模式。 （1）IDM是指从设计到制造到封装一体化的模式，以索尼、三星、海力士为代表； （2）Fabless是指只作设计，以豪威、思特威为代表； （3）Fab-lite是指部分IDM保留了一部分最核心或最擅长芯片品类的生产线，继续 维持IDM模式，而把另一部分相对非核心或者竞争力稍差的芯片品类交给Foundry厂商 来生产，目前以松下、ST、格科微为代表； （4）Foundry是指纯CIS代工厂，以台积电、韩国东部、中芯国际为代表。
中游：CIS成本高达52%
中游的摄像头模组产业链主要包括镜头、CIS、音圈马达、滤光片、模组封装等。CIS作为中游摄像头模组的核心组成 部分，在摄像头模组中的成本占比高达52%，龙头毛利率为45-50%左右；光学镜头成本占比20%左右，龙头毛利率约为 70%；音圈马达和滤光片成本占比在5%以下，龙头厂商毛利率在35%以上。模组封装成本占比约为20%左右，但由于技术 门槛相对较低，竞争相对激烈，毛利率仅为10-12%左右。 摄像头模组行业市场参与企业数量较多，市场竞争激烈。摄像头模组行业与上游CIS芯片制造行业相比，技术壁垒较低， 市场参与者较多，市场集中度比较分散。其中由于车载摄像头模组比手机摄像头模组对安全问题和稳定性要求较高，模组封 装工艺更加复杂，市场主要以海外企业为主导，中国企业市场占有率较低。摄像头模组的主流封装工艺有四种，包括COB、 CSP、FC和AA。AA工艺主要应用于新兴的双摄技术，主要用于高清像素（16M）摄像模组、车载模组等领域，由于其95% 以上合格率和成本较低的优点，逐渐成为行业重点布局对象。
下游：手机占比最大，车载增长最快
手机镜头占比最大，车载摄像头增长最快。2022年 我国光学镜头行业市场中手机和车载占比分别约65%、 19%。其他细分领域市场占比总共约17%。手机镜头占比 虽相较过去略微下降，但仍然为摄像头模组的主要收入来 源，而车载镜头的贡献率增长幅度较大，预计未来五年内 车用摄像头将是CIS市场增长的主要动力。
国产CIS取得突破进展， 2024年开启新一轮增长
全球CIS市场稳定增长
全球CIS市场2022年首降，市场触底消费复苏拉动2023年新增长。自2017年至 2022年期间，全球整体市场销售额稳步增长，2019年到达增长高峰期，增速加快。全 球CIS销售额从2016年的94.1亿美元快速增长至2020年的179.1亿美元，期间年复合增 长率为17.5%。在新冠肺炎疫情期间，受在线教育和在家工作的推动，2020年和2021 年出现了对于PC和平板电脑需求的激增，但后续需求在后新冠肺炎时代开始减弱，PC和 平板电脑市场在2022年急剧下滑。2020年和2021年，由于智能城市、智能交通和非接 触式人群温度监测的需求不断增长，监控市场也在增长。但随着潮水退去，2022年市场 需求也开始萎缩。不利的宏观经济条件，叠加细分市场需求疲软，导致了全球CIS收入于 2022年出现10年来首次同比下降。但随着市场触底和消费需求复苏，预计2023年全球 CIS市场规模将同比增长8.7%，达到202.44亿美元。
竞争格局龙头集中
从全球竞争格局来看，由于CIS行业壁垒较高，龙头企业占据巨大市场份额。根据TechInsights公布的2023年全球CIS 市场数据显示，索尼市场份额上升至58%；排名第二的三星，其市场份额升至20%；豪威集团的市场份额则回落至7%，排 名第三。前三龙头企业就占据了80%以上的市场，其下游应用范围有所侧重。索尼应用于手机、相机、摄影机；三星主要应 用于自家的智能手机；豪威应用于安防和汽车电子，近年来国产手机应用也很多；安森美虽然市场总体份额不高，但在车规 级应用方面有领先优势。
50MP大底CIS已成主流
50MP大底CIS组合表现更好。自2019年开始，手机CIS就已经开启了1亿像素时代，现在 甚至是有了2亿像素的手机CIS。然而，CIS的性能不只是由像素数来决定，还包括CIS尺寸和单 位像素尺寸。经过效果对比，大部分场景下4800万-6400万像素大底CIS（指CIS芯片尺寸更大） 的摄像头组合，比围绕1亿像素CIS构建的摄像头组合表现更好。基于大像素实现的大底CIS天 生具备更多的进光量，且拥有更高的信噪比和更宽的动态范围，在暗光或复杂光线的环境下能 够获得更多的细节，在画面清晰度上更胜一筹；另外大底CIS在相同的光圈下，能够提供更大的 视角，且虚化效果更好。当市场和消费者认可大底CIS之后， CIS厂商在1200万像素、4800万 像素、6400万像素和超高像素1.08亿像素上都尝试了这种方案，最终综合考虑ISP硬件、算法、 存储容量等因素，选择了5000万像素大底CIS。
折叠屏手机有望成为新市场蓝海
折叠屏手机成长飞快，高端消费者购买意愿强。目前折叠机占整体智能手机市场不到2%，但成长速度惊人。全球折叠 屏手机出货量同比增长10%，北美和西欧严重下滑，亚太地区是2023年Q3折叠屏智能手机出货量增长的领导者。翻盖式 （竖向折叠）在可折叠设计类型中占据最大份额，但书本式折叠屏手机（横向折叠）的同比增长最为强劲。据Counterpoint 调研显示，有64%的中国高端智能手机用户表示，下一次购买时有意愿选择折叠屏手机。安卓用户对折叠屏手机的兴趣更高， 达到71%，而iOS用户比例为58%，消费者想要尝试新的形态、拥有更大的屏幕是考虑选择折叠屏的主要原因。
重点公司分析
韦尔股份：收购豪威转型高科技技术型企业
韦尔股份成立于2007年，一直从事半导 体产品设计和分销业务。2017年，公司在A股 上市。由于这两项业务的利润并不丰厚，到 2018年时韦尔股份的业绩令投资人颇感失望。 为打开局面，韦尔股份进行了一系列的投资并 购活动。2019年，韦尔股份连续收购了北京 豪威科技和另一家CIS设计公司思比科，主营 业务增加CIS芯片，形成了新的利润增长点， 迎来了一波高速增长。同时，韦尔股份也从原 来半导体分销公司转型成了高科技技术型企业。
格科微：自建晶圆厂拓展中高端CIS产能
格科微为国内外最主要的CIS及显示驱动芯片供应商之一。2003年成立于上海张江，为国内领先、国际知名的半导体 和集成电路设计企业，主营业务为CIS和显示驱动芯片的研发、设计和销售。根据公司2022年报数据统计，以2020年出货 量口径计算，公司在全球CIS供应商中排名第一。尽管2022年受到地缘政治、全球通胀等国内外多重因素影响，叠加消费 电子市场整体低迷，格科微手机CIS出货量仍位居全球第一，占市场份额的26%。
思特威：安防CIS龙头进军车规及消费市场
思特威自2017年起连续多年在CIS产品安防领域全球市场占有率上保持领先，以2020年出货量口径计算，公司的产品 在安防CIS领域位列全球第一，在新兴机器视觉领域全局快门CIS中亦取得行业前列的地位。正式进军车用市场后取得阶段性 成果，公司车载CIS产品已经在比亚迪、一汽、上汽、东风日产、长城、零跑、岚图等车企项目中量产。2022年底，思特威 发布了800万像素车规级图像传感器新品SC850AT，成为业内少数有能力满足高阶智能驾驶对于图像传感器高像素需求的公 司之一。
晶方科技：CIS封测领域龙头
晶方科技专注于集成电路先进封装技术服务，经过19年的发展，成为全球新型传感器先进封装技术的引领者，全球最 大的晶圆级芯片尺寸封装技术（WLCSP）服务商，建立了完整的8英寸和12英寸晶圆级芯片尺寸封装量产线。公司拥有领 先的硅通孔（TSV）、晶圆级、Fanout、系统级等多样化的封装技术，聚焦于以影像传感芯片为代表的传感器领域，近 70%的营业收入来自芯片封装业务，封装的产品主要包括影像传感器芯片、生物身份识别芯片、MEMS芯片等，相关产品 广泛应用在智能手机、安防监控数码、汽车电子、身份识别等市场领域，客户涵盖 SONY、豪威科技、格科微、思特威等 全球知名传感器设计企业，建立了从设备到材料的核心供应链体系与合作生态。
报告节选：
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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