摄像头芯片，也就是图像传感器（Image Sensor）。其主要作用是将光学图像信号转换为电信号的传感器，可以将图像传感器在摄像头中的作用理解为视网膜在人眼的作用。

 

　　早期的图像传感器主要为真空电子器件，先后使用过光电摄像管（iconoscope）、移相正析摄像管（image orthicon）、光导摄像管（vidicon）、硒砷碲摄像管（saticon）、雪崩倍增靶摄像管（HARP）等。

 

　　20世纪60年代开始，先后有多种固态图像传感器（solid-state image sensor）方案面世，其中最重要的是贝尔研究所1969年发明并于次年对外发表的CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合元件）图像传感器，自此，图像传感器逐步从真空电子扫描方式发展为固体自扫描输出方式。20世纪90年代，CMOS（Complementary metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体元件）图像传感器出现，随着工艺进步，逐步取代CCD成为主流的传感器类型。

 

　　图1：CCD和CMOS发展历程

 

　　

 

　　表1：CCD图像传感器与CMOS图像传感器比较

 

　　

 

　　图2：CIS（CMOS图像传感器）市场平均单价趋势及预测图来源：Yole

　　CMOS的市场价格情况根据Yole统计数据，CIS（CMOS图像传感器）平均单价在2015-2019年度呈上升趋势，其中2017年和2019年有较大突破，其原因是手机摄像头方案由单摄、双摄，向多摄发展造成的需求量大增。其后在2020-2025年基本稳定，维持在3美元的水平。

 

　　二．摄像头芯片产业链

　　1.上游情况：原料靠日系，代工靠台系，封装测试在中国。

 

　　目前芯片制造环节中，硅片及光刻原材料供应主要依赖日系企业，日系企业的原材料供应占比达到50%。由于芯片制程工艺较难及晶圆厂投资资金较大，中国CMOS传感器设计企业普遍缺少生产加工能力，通常将完整的产品设计方案交由晶圆代工厂进行加工，导致了中国CMOS传感器产业链中游参与者较依赖于海外厂商，议价能力受晶圆代工厂限制。中国本土CMOS传感器设计企业多数趋向采用台积电作为晶圆代工厂。

 

　　相比于晶圆代工及中游环节的CMOS传感器设计流程，芯片封装测试对技术需求相对较低，具有劳动密集的特点。产规模及成本管控决定封装测试厂商的行业竞争力。中国在这个领域占有一定优势。

 

　　2.中游情况：高端市场海外主导，低端市场国产发力

　　目前摄像头芯片高端市场仍然被日本，韩国，美国的企业主导。中国企业正在快速实现技术追赶，目前已经广泛运用于国产手机的副摄像头。未来，第三梯队企业在经过多年的技术追赶后，可能凭借较低的产品成本、丰富的营销渠道及中国强大的供应链体系，有机会向上跃进成为行业头部。

 

　　3.下游情况：多摄方案拉动需求，车载安防领域前景广阔

 

　　CMOS传感器产业链下游环节由模组厂商、系统厂商及终端厂商组成。模组厂商负责将系列相互关联的CMOS传感器芯片进行组合，使其可以嵌入智能手机、安防监控等设备中。系统厂商是负责为终端厂商提供系统应用的企业。但最主要市场需求仍然是终端厂商主导。

 

　　终端厂商对CMOS传感器有直接需求，涉及领域包括智能手机、安防监控、汽车车载、工业及医学领域等。如今在应用方面，以占比最高的智能手机领域为例，多摄方案逐渐成为主流，CMOS也随之水涨船高。下图为2017年至2024年单只摄像头个数的变化趋势以及对未来的预测，可以看出自2017年至2020年，摄像头数量的增速一直保持上升趋势，五年复合增长率为6.82%。但在未来多摄方案的镜头数量很可能遇到瓶颈，中国智能手机行业正逐渐趋于饱和。安防监控与汽车车载应用可能会成为CMOS传感器增长重点动力来源。

　　图4.手机摄像头年均个数及增速

 

　　未来中国摄像头芯片增长驱动力：

 

　　（1）摄像头芯片作为智能手机摄像头的关键部件，多摄方案的流行将会推动新一轮CMOS传感器市场需求的增长；（3）中国连续出台鼓励政策推动半导体行业的发展，CMOS传感器作为半导体行业下的基础产业，将会受到政策红利驱动；（4）CMOS传感器下游行业的应用在安防监控、汽车车载等领域尚存较大的提升空间，为CMOS传感器的应用提供较为广阔的市场发展前景。