豪威科技被韦尔股份（603501.SH）收购，格科微即将登陆科创板，中国最主要的两大CMOS图像传感器（CIS）厂商相继拥抱资本市场。另外港股上市的舜宇光学科技（2382.HK）、丘钛科技（1478.HK）是国内优秀的光学镜头供应商，聚辰股份（688133.SH）则为CIS提供音圈驱动马达芯片，这些公司是CIS产业链上的重要组成部分。在CIS产业链上多家中国公司具备一定的竞争实力。

CMOS图像传感器（CIS）的发展历程及主要技术

CIS在上个世纪50年代开始出现，最初采用的是光学倍增管即Photo Multiplier Tube技术（PMT技术），是真空光电管的一种。其基本原理是基于光电效应原理，在PMT入射窗口撞击光电阴极的光子产生电子并由高压电场加速，在二次加工过程中在倍增电极链中倍增发射。当然目前这一技术在医学成像、雷法干扰等领域还有应用：

资料来源：SENSE官网，阿尔法经济研究

不过在1969年Willard Boyle和George Smith在贝尔实验室发明了数字成像技术并在此基础上发展出了CCD图像传感器，凭借其高量子效率、高灵敏度、高一致性和低暗电流等特点，CCD在很长时间内成为主流的图像传感技术，直到CIS出现并逐渐被替代。当然在CCD传感技术出现前IBM和仙童半导体等企业开发出了光电及双极二极管阵列技术，但其影响力远不及CCD和CIS。

资料来源：公开资料整理，阿尔法经济研究

1995年美国Photobit公司将CIS技术实现商业化，但随着2001年1月其被美光收购，以及后来日本东芝、豪威科技、意法半导体等在CIS领域中的不断发力，加上索尼和三星在CIS领域的后来居上，目前CIS领域基本形成了以中日韩为主的阵营。2019年按出货量口径统计，格科微和豪威科技分别以20.7%和15.1%的市占率位居全球第二和第四；按销售额口径统计，格科微和豪威科技分别以3%和8%的市占率位居全球第三和第八，差异主要是豪威科技偏向中高端，而格科微主要以中低端产品为主，系竞争策略差异所致：

资料来源：华安证券研报，阿尔法经济研究

CIS是模拟电路和数字电路的集合，主要由微透镜、彩色滤光片、光电二极管和像素设计组成。其中微透镜具有球形表面和网状结构，光通过微透镜时CIS非活性部分负责将光收集起来并聚焦到彩色滤光片上；彩色滤光片拆分反射光中的红光、蓝光和绿光，并通过感光元件形成拜耳阵列滤镜。光电二极管作为光电转换器件，主要用于捕捉光并形成转换电流；像素设计则是通过CIS上装配的有源像素传感器，可从大型电容阵列中获得或缓冲像素，并在像素内部将光电电流转换成电压，因此也具备较高的灵敏度。

资料来源：公开资料整理，阿尔法经济研究

感光元件上每个方块代表一个像素块，上方附有一层彩色滤光片，经典拜耳阵列为2*2四格分散红绿蓝三色光的方式成像，Quad拜耳阵列扩展至4*4，并以2*2的方式将红绿蓝三色光相邻排列，每个像素块的长度为0.8微米。

CIS的照度技术有前面照度技术FSI和背面照度技术BSI两种，早期是以FSI为主。FSI（Front-side Illuminated）是在拜耳阵列滤镜和光电二极管之间夹杂金属区（铝、铜），因为大量金属连线的存在，对进入传感器表面的光线存在较大干扰，阻碍了相当一部分光线进入到下一层的光电二极管。BSI（Back-side Illuminated）是将金属区转移到光电二极管的背面，意味着拜耳阵列滤镜收集的光线不再被金属连线阻挡，光线可以直接进入光电二极管，因此相比FSI大幅提高了信噪比，且可配合更复杂 、更大规模的电路来提升传感器提升读取速度：

资料来源：公开资料整理，阿尔法经济研究

在CIS架构上2007年索尼提出了Exmor架构，相比传统CIS架构，在每列像素下方布有独立的ADC模数转换器，这意味着在CIS芯片上可完成模数转换，可有效减少噪声，也提高了读取速度和优化了PCB设计：

资料来源：公开资料整理，阿尔法经济研究

手机摄像头应用最广，看好车载CIS发展空间

根据Frost&Sullivan数据，2019年全球CIS出货量达到63.6亿颗，市场规模达到165.4亿美元，2012-2019年CIS出货量和市场规模复合增长率分别为16.5%和17%。2018年和2019年伴随着智能手机出货量增速放缓等因素，电子行业景气度下行，但由于智能手机朝着多摄像头和高清化方向发展，CIS的出货量和市场规模仍然保持较高增速，预计在此趋势下2024年全球CIS出货量和市场规模分别达到91.1亿颗和238.4亿美元，市场空间和市场增速较大：

资料来源：格科微招股书，阿尔法经济研究

从应用领域来看，CIS的应用主要以手机为主，2018年应用占比达到61%，其次是数码相机、汽车电子、安防、工业和PC/平板等，分别为7%、6%、6%、6%和5%。2019年CIS应用中手机占比进一步提升至73%，而CIS在汽车电子中的应用占比提升至10%。Frost&Sullivan预计到2024年全球CIS 68.8%将用于手机，而在汽车中的应用占比将提升至14.1%，未来车载CIS将为主要的增长空间：

资料来源：格科微招股书，阿尔法经济研究

手机的像素总体上朝着更高像素方向发展，目前像素普遍达到64MP以上，2020年豪威科技发布了业内首颗像素尺寸0.7微米、64MP像素的OV64B，其48MP像素的CIS也大量用在华为荣耀手机上。不过今年三星发布的S5KHM1和S5KHMX将像素提升到108MP，进一步提高了高端产品的门槛，高端领域的竞争仍然在继续。当然中低像素CIS仍然有广泛的用途，比如在Realme X50手机中就用了800万像素超广角、200万像素微距和200万像素人像镜头，在汽车电子和笔记本等领域也有广泛用途。不过展望未来，手机CIS还是朝着更高像素发展。国内豪威科技拥有64MP的高像素CIS研发能力，而格科微仍以8-1600万像素的中低像素产品为主：

资料来源：格科微招股书，阿尔法经济研究

2018-2023年全球单车平均搭载车载摄像头的数量将从1.7颗增加至3颗，车载摄像头数量提升将驱动车载CIS的增长。车载CIS主要用在后视摄像、全方位视图系统、摄像机监控系统、DMS/IMS系统上。当然随着ADAS智能辅助驾驶的成熟，到L4-L5阶段单车搭载车载摄像头数量将达到8颗以上：

资料来源：豪威科技官网，阿尔法经济研究

从市场规模来看，ICVTank数据显示，2019年全球和中国车载摄像头市场规模达到112亿美元和47亿元，预计到2025年将达到270亿美元和230亿元，年复合增长率分别为15.8%和30.3%，中国车载摄像头市场增速要高于全球水平。在车载摄像头中50%的成本来自CIS，因此到2025年中国CIS市场规模也有望超过100亿元：

资料来源：ICVTank，阿尔法经济研究

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