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智能手机市场多摄像头竞争加剧:由移动设备主导的CIS需求是否继续高涨?

By 2020年07月16日 No Comments

图1. 每个摄像头使用1个CIS图像传感器

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 配置在智能手机的最新数码相机模组通常由CMOS图像传感器(CMOS image sensor,简称CIS)、图像信号处理器(Image Signal Processor,简称ISP)和动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,简称DRAM)组成。其中,CIS是读取物体的信息并将其转换为电信号的半导体。早期,CIS在与电荷耦合器件(Charge Coupled Device,简称CCD)的竞争格局中出现疲软,但随着性能的改善,CIS已凭借其低功耗和低成本优势,被广泛应用于智能手机、汽车等多个领域。

图2. 主要行业对CIS的需求占比

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 截至2018年,在主要行业对CIS的需求分布中,移动行业占比最高,为68%,其次是计算机(9%)、消费者(8%)、安全(6%)、汽车(5%)和工业(4%)。预计这一需求将主要在移动、汽车和工业领域增长,市场规模有望从2018的137亿美元增至2022年的190亿美元。
随着智能手机上摄像头数量的增多,CIS需求占比最高的移动领域将出现最大的增长势头。智能手机继双摄之后,又推出后置三摄。加上前置,现在一部智能手机可以有5个摄像头,因为各大智能手机制造商都在追求如光学变焦这样新颖、多样化的摄像头功能,以便在极度饱和的市场上实现产品差异化。

 今后为了提供增强现实(Augmented Reality,简称AR)、三维同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,简称SLAM1)和实时眼球追踪等更多功能,摄像头数量将会持续增多。基于此,安装在智能手机的CIS数量有望从2018年的36亿颗增至2023年的54亿颗。

图3. 智能手机配置的CIS数量显著增加

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 随着手机全屏显示的普及,前置摄像头模组变得越来越小。为了满足更小尺寸需求,由彩色滤光片、光电二极管和放大器组成的CIS集成必不可少。而后置摄像头模组将会朝着采用特殊功能和提高像素数量的方向发展。尤其是近年来,随着像素密度迅速增长,必须要提高CIS的像素集成度。因此,提高CIS集成度对智能手机的前置和后置摄像头显得尤为重要。

 此外,整合CIS、ISP和DRAM的封装技术目前正适用于超高速摄像机,从中长期来看,这对生产DRAM和CIS的公司来说是有利的变化。

图4. 最新三层(CIS + ISP + DRAM)堆叠式图像传感器

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 市场对CIS的需求从8英寸晶圆转移到12英寸晶圆,而且随着像素数量增至4000万以上,制造工艺也从90nm发展到32nm或更小。

 CIS的制造工艺与DRAM非常相似,而且DRAM2的沟槽(trench)技术被应用于高像素产品制造工艺中,因此DRAM制造商极有可能慢慢获得成本优势。

 实际上,SK海力士正采用DRAM沟槽(trench)式工艺技术来消除像素间光学干扰,同时为防止使用金属隔墙时光子被吸收的现象而进行各种实验。三星电子(Samsung Electronics)的ISOCELL也采用DRAM工艺技术,并努力将其工艺升级到32nm的水平。

 全球领先的半导体存储器制造商——SK海力士和三星电子将有望凭借其卓越的DRAM技术,缩小与索尼(Sony)等图像传感器市场领跑者的技术差距。

 目前,SK海力士拥有8英寸和12英寸CIS生产线。其中,12英寸CIS生产线今年的产能比去年增长了60%以上。公司还将部分生产线转换为CIS生产线,预计从今年年底起,业绩表现会更加突出。

 三星电子也除了现有的8英寸CIS生产线之外,还将利用老旧的DRAM生产线,持续扩大12英寸生产线的产能。从2018年的11条生产线开始,计划到2020年将13条转换为CIS生产线。

 全球图像传感器龙头索尼持续增加其在日本的12英寸生产线产能,预计从今年下半年开始,市场竞争会进一步加剧。索尼在新建生产线,而SK海力士和三星电子正对现有DRAM生产线进行转型和改进,因此后者有望获得更强的成本优势,并在激烈的市场竞争中占据上风。

 

1同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,简称SLAM):机器人在没有任何外部帮助的情况下,仅靠安装的传感器构建周围环境地图的技术,是实现自主驾驶的关键技术之一。
2图像传感器的像素越小,彩色滤光片间的干扰就越大,从而导致像素高却不清晰的问题,而这一问题可以采用DRAM沟槽技术得到改善。基于此,取代现有金属隔墙的新材料隔墙,通过反射光线防止进入特定滤色区域的光线泄漏到其他滤色区域。

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朴由岳 撰写

KIWOOM Securities Analyst

 

※以上内容纯属作者个人观点,不代表SK海力士立场。

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