CMOS图像传感器市场分析_风闻
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2020-10-21 15:51
如今摄像头存在于我们生活的方方面面，如数码相机、街边及其他设施的监控摄像、工业设备、智能手机等。尤其是智能手机的普及推动了摄像头市场的迅速扩大。在全球半导体市场上，被誉为摄像头的“视网膜”的“图像传感器（CMOS）”已经具备了堪比存储半导体、逻辑半导体的市场规模。
图像传感器的未来的市场预想是否会受到新冠肺炎（COVID-19）蔓延的影响？此次，我们来看一下市场调查公司OMDIA的分析。
新冠肺炎导致智能手机市场下跌，也带动智能手机出现恢复
据OMDIA表示，2019年图像传感器的出货数量为67亿1,800万个（其中，智能手机方向的Time of Flight传感器的出货数量为13亿9,500万个），2017年的出货数量为54亿3,300万个，2018年的出货数量为60亿4,800万个，增长率连续两年超过11%，成绩喜人，而推动这一增长的原动力在于智能手机方向图像传感器的增长！2019年，智能手机方向图像传感器出货数量占整体的六成左右，如果把智能手机的ToF（Time of Flight）传感器也计算在内的话，占比将达到八成以上。
在图像传感器市场上荣居首位的是索尼，其智能手机方向的图像传感器主要用于苹果、华为等诸多智能手机厂家，2019年整个图像传感器市场规模达154亿5,100万美元（约人民币1,081.57亿元），索尼的占比达一半以上，为53%。排名第二的是三星电子（Samsung Electronics），为18%；第三是豪威科技（OmniVision），为11%；第四是安森美半导体（ON Semiconductor），为4%。
近年来，全球智能手机年度出货数量在14亿部徘徊，可以说智能手机市场已经渐趋成熟。OMDIA方面表示：“假设一部智能手机可以使用四年，合计也就是60亿部左右的市场规模，已经基本普及了整个活跃的市场”。此外，2020年市场依旧受到新冠肺炎蔓延的影响而低迷，因此在2020年5月时间点，预计上年同比下滑13.2%，为12亿部左右，由于新冠肺炎还没有结束的迹象，因此以上预测可能还会再下调。
尽管存在以上不利因素，而2021年以后的智能手机市场预测却前景明朗。OMDIA表示表示：“我们听取了厂家的投资意愿、中长期计划，普遍认为，2021年以后智能手机市场会迅速恢复，因此都在积极筹备”。据OMDIA预测，2021年开始趋于恢复，至少在2030年之前都会保持稳定增长。且预测，2024年智能手机出货数量为16亿部，2029年将突破18亿部。
智能手机增长的主要原因在于5G（第五代移动通信）服务的启动，以及新冠肺炎带来的“新型生活方式”的落实起到了推动作用。OMDIA方面表示：“虽然新型生活方式会引起一些市场萎缩，随着IT远程（Remote）时代的迅速发展，智能手机、电子设备、平板电脑、笔记本电脑等的需求预计会出现大幅度增长”。迅速推广的远程办公（Remote Work）、远程授课方向的笔记本电脑、平板电脑和网络摄像头（WEB Camera）的需求在全球范围内扩大，这对智能手机同样具有推动作用，音乐会、体育赛事直播等娱乐方向以及在线支付方向的市场预计将会进一步扩大。
智能手机“多摄像头化”发展迅猛
据预测，未来图像传感器的市场增长率会远远超过智能手机的增长。据OMDIA表示，假设2020年的智能手机出货数量较上年下滑了13.2%，而图像传感器的出货数量会与去年持平，或者微增。此外，在2020年-2030年十年间，年平均增长率（CAGR）会保持在5.3%，在2026年前后，年度出货数量会突破100亿个。
而主要原因如下：智能手机通过搭载多个摄像头， 以获得高质量的图像—-即“多摄像头化”趋势的发展。“多摄像头化”趋势在2019年开始迅速发展。据OMDIA调查，搭载两个以上摄像头的智能手机在2018年还不及全数的一半，而据预测，在2020年将会占八成左右。2020年，搭载三个及以上摄像头的智能手机预计会超五成。他们进一步指出：“在市场进入红海（Red Ocean）之下，各家公司要获得市场份额，战略很重要。摄像头也会起到一定助推作用，在如今的市场上，如果不是搭载多个摄像头的手机，基本不会刺激购买层”。
2019年智能手机出货数量中，第一名为三星（21%）、第二名为华为（17%）、第三名为苹果（14%），后续为小米（9%）、OPPO为8%，在前五名的公司中，中国公司占了三家。智能手机市场上不仅存在TOP1的竞争，此外，2019年整体出货数量的57%被中国厂家占据，且呈迅速增长趋势。正是这些中国的手机厂家推动了“多摄像头化”的发展。
其中，动作最快的是华为，在2017年第四季度，一半的华为手机都搭载了两个及以上摄像头。据说，在2019年第三季度，中国的排名前四的手机厂家---华为和小米、OPPO、Vivo的搭载多个摄像头的手机突破了八成。受此影响，排名第一的三星也迅速扩大“多摄像头化”手机，此外，苹果也自“iPhone X／XS”开始搭载多个摄像头。手机的多摄像头化成为了业界的潮流。如今，搭载三个摄像头已经成为趋势，2020年第一季度，中国排名前四的手机厂商和三星的60%以上的手机都搭载了三个及以上摄像头。
OMDIA方面进一步表示：“这种趋势与对图像传感器的预测（未来十年，图像传感器的需求会稳定推移）有关联，即使2020年的智能手机市场下滑，智能手机方向的摄像头需求并不会减少，且增长程度可以足够弥补因新冠肺炎带来的损失”。
此外，他们还提及了智能手机摄像头像素的极限问题，“本来搭载一个摄像头就可以获得较高的像素，但是令人遗憾的是，如今在智能手机可搭载的形状因素（Form Factor）中，20M像素已经是极限。这里说的并不是半导体设计的极限，而是镜头（Lens）的极限，如果像素的大小超过镜头的聚光范围，即使进一步提高像素，也无法适当地开启和关闭光的投射，因此，不得不搭载两个、三个甚至更多个摄像头”。
智能手机方向图像传感器的像素在不断提高，如三星研发了108M像素的图像传感器—“Samsung ISOCELL Bright HMX”，正在推进供货。但是，OMDIA方面认为：“如果是单位达亿的图像传感器的话，STMicroelectronics以及一些日系厂家已经在数年前开始研发用于卫星用途的产品，远远早于三星，且技术更胜一筹，即使是三星的产品，也只是’噱头’，实际并没有什么需求”。
预计搭载ToF的智能手机将会大幅度增长
在智能手机的功能中，另一个令人期待的是“ToF 传感”功能的增长。已经有多家智能手机厂家发布了搭载“ToF 传感”功能的手机，此外，近期、发布的“iPhone 12 Pro”也搭载此功能。OMDIA表示，2019年智能手机方向的“ToF 传感器”出货数量达13亿9,500万个，2020年虽然会因新冠肺炎而减速，而2020年-2030年期间，预计CAGR会达到5.3%。另外，在普通照相机方向的图像传感器中，索尼位居首位，且与TOP2拉开了很大距离；而在ToF传感器方面，STMicroelectronics、ams是两家最大的厂商。李根秀先生表示：“不过，与照相机用途方向相比，手机用途的技术门槛更低，因此有很多中国厂家在不断加入，未来市场占比还会再发生变化”。
车载领域持续增长、年度增长率近20%
如上所述，在图像传感器市场中，手机方向占了八成左右，起决定性作用，从增长率来看，又是另一番景象！尤其引人注目的是汽车、工业设备、无人机三个领域，OMDIA表示，2020年-2030年期间的CAGR分别为19.6％、21.6％、14.0％，增长极其迅速。
车载领域增长的主要原因在于ADAS（高级驾驶辅助系统，Advanced Driving Assistance System）的发展。如今，普及率最高的是后视摄像头（Rear View Camera），据说这是基于美国的“KT法（Kids and Transportation Safety Act）”要求的。就ADAS摄像头而言，成本是最大的“瓶颈”，与“后视摄像头（Rear View Camera）”相比，普及率还较低，但在无人驾驶L2上已经实现了量产，且在2020年4月份日本的L3已经全面启动，因此市场开始活跃化。各家汽车厂家正在加速研发以投入新产品。
据预测， 2020年新冠肺炎虽然会导致市场低迷，而2030年车载方向的图像传感器会从2019年的9,400万个增至5亿2,500万个。从一辆汽车的摄像头搭载率来看（摄像头数量/汽车辆数），2019年为79.7%，2026年将会扩大至195.2%！
此外，在车载摄像头方面，以“后视摄像头（Rear View Camera）”为中心，安森美半导体（ON Semiconductor）和豪威科技（OmniVision）两家公司占有较高份额，如上所述，就ADAS摄像头的研发而言，“在技术上占有优势的索尼的受关注程度较高”。此外，索尼曾经有一条不成文的规定—-“不从事与人类生命相关的产品”，自2014年发布车载图像传感器以来，把车载图像传感器定位为一大业务并开始推进研发，索尼于2020年公布称：开始量产800万像素级别的车载图像传感器。且应用实绩稳步推移，如已经被丰田最新款ADAS“Toyota Safety Sense 2.0”采用，此外，索尼在2020年1月的CES上公布了自主研发的电动汽车试做版—-“VISION-S”，进一步提高了自身的存在感。
在车载领域，索尼虽然处于后起之秀，但OMDIA却认为：“索尼以创造了图像传感器市场而感到自豪，在车载领域，也尽快与博世在德国的高速公路（Autobahn）上对搭载了800万像素图像传感器的无人驾驶汽车进行了验证试验，可以说索尼表现了极大的自信！索尼应该是希望通过运用自身的产品获得TOP1的地位，在不久的将来，索尼应该会研发出令汽车厂家、Tier1大吃一惊的技术！”
就工业设备而言，据预测，在机器视觉（Machine Vision，即电子设备、食品外观检查等设备）方面的应用未来还会继续加速发展。OMDIA表示，2020年-2030年期间的CAGR高达21.6%，而2019年的工业图像传感器的出货数量为910万个，规模不及车载用途的十分之一，2030年的预测值为6,700万个。但是，OMDIA认为：“也许这个预测不是那么乐观”，“从以往的市场动向来看，很有可能会在以某种模式获得成功的同时，各行各业以及各厂家会超越隔阂，加大投资。现在还没有明显的证据，如果一旦成真，将会获得突破性的发展”。
在无人机领域，CAGR主要是基于以个人兴趣为中心的消费用途（2019年出货数量的七成以上为个人消费用途），未来活跃的中心会集中在以喷洒农药为主的第一产业，且监控、点检、检查等各种专业性方向的采用也会扩大。据说，图像传感器的出货数量会从2019年的740万个增至2030年的2,600万个。OMDIA认为：“到2030年，专业用途方向的图像传感器将会增至整体的一半，就数量而言，虽然比不上智能手机，而改变我们的世界这一点是毫无疑问的事实，市场肯定会进一步扩大”。
市场占比如何？新冠肺炎的影响如何？
进入2020年，新冠肺炎对迄今为止的市场造成了什么影响呢？据OMDIA调查，首先新冠肺炎的影响率先体现在2020年第一季度（1月-3月，实绩为39亿1,700万美元，约人民币274.19亿元）的图像传感器市场上，索尼市占率为45.1%，三星为25%，豪威科技（OmniVision）为12.3％，安森美为4.1%。在这之前的2019年第四季度（10月-12月市场规模为43亿7,800万美元，约人民币306.46亿元）中，索尼市占率为54.1%，三星为17.6%，比较下来，索尼下跌了9个百分点，而三星却上升了7.4的百分点。
就以上状况，OMDIA认为：“这并不能说明三星在战略上（或技术上）正在接近索尼”。“本来就存在季节性因素，且存在新冠肺炎的影响，此外还有华为公司的问题，不过可以得出结论—-仅有索尼一家公司的市占率下滑了”！实际上，新冠肺炎真正的影响是在2020年第二季度（4月-6月），整个图像传感器市场规模大幅度下滑至34亿1,300万美元（约人民币238.91亿元），且索尼和三星的销售额都出现了下跌，而索尼的市占率上升至48.5%，三星却下滑至18.8%，双方再次拉开差距。
（图片出自：OMDIA）
如上所述，市占率几乎没有大的变化，而当下的市场环境依旧严峻。索尼在2020年8月召开的2020年财年第一季度（4月-6月）的财报发布会上表示，由于大客户的终端产品的销售下滑以及新冠肺炎的影响导致产品向中、低端转换，中国客户调整零部件、产品的库存水平等因素，预计2020财年的销售额将会出现负增长。为应对当前环境，索尼表示会扩大、分散客户基础，重新审视设备投资时间点，“业绩会在2021年下半年以后再次步入增长轨道”。
2020年9月15日，美国政府的限制对华为出口半导体的禁令开始生效。据报道，有多家厂家已经开始向美国政府提出申请以能够继续对华为供货，不过前景依旧不透明。有一种说法是在索尼的智能手机方向的图像传感器中，华为仅占两成左右，而OMDIA表示：“图像传感器几乎是客户定制产品，短时间内，很难把原本供给华为的产品转移给其他客户，这一影响可能会在2020年暴露出来”。
“一枝独秀的索尼”的地位是否会动摇？
虽然当前的状况还不是很稳定，而李根秀先生认为“当下、未来，一枝独秀的索尼的地位不会被动摇”。
自CCD图像传感器时代以来，索尼就一直引领市场，在CMOS图像传感器时代，以“反面照射型”、“积层型”等颠覆业界常识的产品在行业内开展突破性创新，引领业界市场，且业界认为 “高端CIS---CMOS图像传感器的技术只有索尼一家才拥有”！此外，自2018年以来的三年间，索尼连续进行了6,500亿日元（约人民币390亿元）的大规模设备投资，据预测，在2020财年第二季度末索尼的月产能增至13万5,000个（以300mm晶圆为基础）。
与之相对，看看其他竞争对手厂家，排名第二的三星的图像传感器生产是从存储半导体等产品无法使用的、已经折旧的工厂开始的，虽然在存储半导体方面积极进行投资，但在图像传感器上却没有看到大胆的投资。如果对外销售有所增加的话，另当别论；三星仅供给自家的智能手机，因此也没有来自外部的评价。而排名第三的豪威科技（OmniVision），由于将生产委托给TSMC工厂，因此面临着较高的成本，豪威科技（OmniVision）的营业利润率仅有一位数。由于豪威科技（OmniVision）的销售额持续上升，因此保持了盈利，而一旦销售额下滑，很有可能跌入赤字。
此外一些中国企业虽然受到了政府的支援，能否顺利启动工厂且良率与三家TOP公司媲美？
OMDIA认为，这些企业还需要5-10年的时间。发布花哨的新闻虽然可以吸引眼球，而按照“排除法”来考虑的话，目前还没有公司能够与索尼匹敌。