CMOS图像传感器成半导体市场新宠

​ 物联网时代到来的大背景下,CMOS图像传感器是一个极具活力与成长性的半导体细分市场。尤其在汽车、安防、工控等领域,具备较大提升空间,能够接力手机领域,成为后续增长主要动力。

物联网时代到来的大背景下,CMOS图像传感器是一个极具活力与成长性的半导体细分市场。尤其在汽车、安防、工

控等领域,具备较大提升空间,能够接力手机领域,成为后续增长主要动力。预计2018年全球CMOS传感器销售额将

达到137亿美元,同比增长10%;2017-2022年出货量CAGR达11.7%。至2022年,CMOS传感器的全球销售额将达到190亿

美金。


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▌百亿美金CMOS传感器市场,增势强劲


变“光”为“数”,图像传感器精密而关键


图像传感器是当今应用最普遍、重要性最高的传感器之一。其主要采用感光单元阵列和辅助控制电路获取对象景物


的亮度和色彩信号,并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的图像信息。


图像传感器中的感光单元一般采用感光二极管(photodiode)实现光电信号的转换。感光二极管在接受光线照射之后


能够产生电流信号,电流的强度与光照的强度成正比例关系。


终端应用爆发,CMOS传感器5年CAGR10%以上


CMOS传感器今年销售额有望达到137亿美金,同时其出货量将继续保持10%以上年均增速。


得益于车载应用、机器视觉、人脸识别与安防监控的快速发展,以及多摄像头手机广泛普及,CMOS图像传感器市场


规模不断扩大。


根据ICInsights统计,2017年全球CMOS图像传感器销售额为125亿美元,同比增长19%;预计2018年将达到137亿美元


,同比增长10%。预计2017-2022年出货量CAGR达11.7%,销售额的CAGR为8.8%。


至2022年,CMOS传感器的全球销售额将达到190亿美金。


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手机是CMOS传感器的最大应用市场,汽车、安防等新应用领域高速成长。


2017年手机用CMOS传感器市场规模占整体应用市场的62%,达77.5亿美元,预估2022年手机CMOS传感器的市场营收


规模将可达86亿美元。


而在未来几年,汽车、安防监控、医疗、玩具/电玩与工业等将成为带动CMOS传感器高速发展的主要动力。


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1)安防监控领域:安防监控离不开视觉信息的获取,必须依赖图像传感器,随着整个安防监控行业规模的不断扩大


,预估到2020年该领域CMOS图像传感器的市场规模将达到9.12亿美元,占到行业市场份额的6%。


2)汽车电子领域:是图像传感器增长最快的细分市场,近年来CMOS图像传感器已经安装在汽车倒车影像、防碰撞系


统之内,而由于未来的新车将标配ADAS(高级驾驶辅助系统),以及自动驾驶技术的发展,汽车厂商将会为自家车辆


产品导入更多摄像头来获取外界信息。


而每增加一个摄像头,就需要增加一块CMOS传感器,所以车载应用将是CMOS图像传感器各主要应用市场中增速最快


的方向。


根据YOLE的最新预测,车载图像传感器市场空间将从2016年的22亿美金增长至2022年的77亿美金,是车用传感器(


包括各类雷达、压力传感器、惯性传感器等)中增长最快、占比最高的细分产品。


同时,汽车市场也将成为仅次于手机的第二大CMOS传感器应用领域。


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3)医疗/科研领域:以往医疗和科研领域主要使用CCD传感器,随着技术的进步,现今医疗和科研领域则在谋求使用


成本更低效果更好的CMOS传感器来替代大部分老旧产品,这一应用领域预计有34%年复合增长率,2020年销售额


8.67亿美元。


4)工业系统领域:随着机器视觉的发展,越来越多的工业生产线会引入图像传感器来提高生产效率和质量,预计该


领域年复合增长率18%,2020年销售额8.97亿美元。


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场景升级提出新需求,CMOS传感器加速演进


在CMOS传感器的应用场景不断丰富、终端对性能的需求不断加码的背景下,CMOS传感器正在加速技术迭代,各大厂


商频频发布新的“黑科技”。


以成像质量(尤其是弱光环境)、成像速度这两大基本需求为例,业内已提出了丰富的解决方案:


1)弱光环境下的成像能力对手机、相机和行业应用图像传感器来说都是一个很重要的能力,尤其是需要全天候运作


的安防与车载图像传感器。


业界通用的解决方法就是提升传感器面积和进光量,加大单位像素面积。除了这种通法之外,还有使用BSI-CMOS(


背照式CMOS图像传感器)和近红外光技术两种方法。


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2)高速传感器能更好的拍摄移动中的物体,提供多帧降噪、慢动作视频拍摄和减少画面失真等功能,对手机拍照、


交通监控和汽车自动驾驶领域有重要意义。


当相机、被摄对象之间存在高速相对位移时(如拍摄高尔夫球挥杆动作、在行驶的车辆上拍摄路边的灯杆等),画面


会出现直线发生弯曲、图像边缘模糊、部分画面曝光错误等问题,这就是果冻效应。而果冻效应的根源就是感光元


件无法做到快速采集全部像素,因此,高速传感器应运而生。



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针对果冻效应,目前业界给出两种解决方案:一种是面对手机等消费类电子领域推出的配备DRAM的三层堆栈式图像


传感器,通过在传感器上集成的DRAM直接储存数据来完成高速摄影和拍照。


另一种是面对行业应用推出的全局快门传感器,相比逐行曝光的传统滚动快门传感器,全局快门能整个传感器同时


曝光来撷取不失真的运动物体图像,这对机器视觉和安防领域有重大意义。


除了对成像质量和成像速度的要求外,还有在医疗领域需要的小型化(豪威的医用内窥镜CMOS传感器仅0.5mm见方);


在汽车领域需要的高可靠性高灵敏度;物联网领域大范围应用所需要的低成本等。在技术演进和需求升级的共同推


动下,CMOS传感器快速演进。




▌索尼/三星/豪威三巨头领跑,国内厂商主攻中低端市场


CMOS传感器属于典型的可以进行大规模批量生产的半导体产业,规模效应明显,需要较大的前期投入才能产出结果


,这也导致了这一行业强者恒强。


目前CMOS传感器厂商有数十家,但是据YOLE的统计,在2016年行业前三的厂商索尼、三星、豪威的市场占有率之和


达到了72%,市场集中度高。索尼稳坐CMOS传感器市场头把交椅,三星和豪威紧随其后。


据YOLE统计,行业龙头索尼在2016年占据了42%的市场份额,产品涵盖各个消费类电子到各类行业应用领域,主攻


高端市场,技术实力最强。


其次是三星,主攻消费类电子市场,多是自产自销,在技术上紧追索尼,已经可以提供与索尼同级别的CMOS产品,


但三星的CMOS在行业应用领域相对较少。第三位豪威科技,在行业应用上有很深的积累,尤其是在车载CMOS领域,


市场占有率高过索尼。


在下游各领域的旗舰和主流产品中,绝大部分采用了三巨头的CMOS传感器方案。


可以看到,近期市场热门的几款手机都是采用索尼、三星与OV的CMOS传感器,这三家厂商把持着大部分消费类电子


领域CMOS传感器的市场份额。


而在汽车和安防等行业应用领域一般都是选用安森美,OV与索尼三家的产品,三星的CMOS一般只见于自家的终端产


品上。


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除了占据主流市场的三巨头外,还有定位于特高端、低端市场的两类玩家。但在市场规模以及下游客户群方面,都


无法和主流市场相媲美。


国内CMOS厂商:主要面向中低端市场,积极发展自主技术


总体来说,国内的CMOS传感器厂商在规模和技术上与国外厂商还存在一定的差距,产品主要用于中低端消费类电子


领域。但是,一些国内领先的CMOS传感器厂商如思比科、格科微等,依托自主核心技术,正逐步扩大份额、向中高


端市场渗透。


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