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摄像头模组市场的产业链概述

2020-2-17 16:45/ 发布者: admin| 查看: 487/ 评论: 0 /原作者: ccm /来自: 网络

摘要摄像头行业主要可以分为镜头(Lens)、音圈马达(VCM)、滤光片、CIS 和模组等五个行业:以典型手机摄像头价值分布,
摄像头模组市场的产业链概述

手机的光学市场将从 2016 年的 1168 亿元增长到2019 年的 2412 亿元,复合增长率为 27%。除了手机之外,车载摄像头表象亮眼,2019 年达到 164 亿元,复合增长率为 49%

摄像头行业主要可以分为镜头(Lens)、音圈马达(VCM)、滤光片、CIS 和模组等五个行业


以典型手机摄像头价值分布,

占比最大的是 CIS(30%~40%)、镜头(20%~30%)、模组(10%~15%)、音圈马达价值量占比达到 6%和红外截止滤光片占比 3%,价值量较少。其他的根据手机摄像头模组需求还有诸如马达、陀螺仪、EEPROM、PCB、连接器等

从产业链的集中度看,CIS》镜头》VCM》滤光片》模组。

从行业壁垒而言,CIS》镜头》VCM》滤光片~模组。

典型定焦手机摄像头价值分布 典型变焦手机摄像头价值分布




消费电子摄像头产业链市场规模、技术、以及相关公司


消费电子摄像头主要参与者及市场格局




光学镜头

镜头市场快速增长,汽车领域更值得重视。根据测算,镜头整体市场由 2016 年的273 亿元,成长到2019 年的 474 亿元,复合增长为 20%。

其中手机镜头的市场空间由 2016 年的 200 亿元,成长到 2019 年的 333 亿元,复合增长率为 19%。

汽车领域由 2016 年的 20 亿元,成长到 2019 年的 66 亿元,复合增长率为 49%。

光学镜头的主要作用是利用光的折射和反射原理,搜集被拍摄物体的反射光并将其聚焦于图像传感上。

手机摄像头使用的镜头主要有塑胶和玻璃两种材质。

塑胶镜头透光率不如玻璃镜头,但成型更为容易、良率较高、成本较低,通过不同形状的塑胶镜头进行组合,也可以达到非常好的成像效果,所以手机摄像头使用都是塑胶镜头。



在手机可见光摄像头中,尽管玻璃材料的透光量要好于塑胶镜头,但塑胶易于成型,可以组成各种所需要的组合,对光线的控制也更优,所以塑胶镜头的 MTF 反而会大于玻璃镜头。

基于此,塑胶镜头仍将是未来一段时间内手机可见光镜头的主流,但玻璃镜头或玻塑混合镜头大概率也将会占有一席之地。

设计和制造难度大,经验积累是关键。

光学镜头的难点之一在于设计环节。设计环节需要的是多年的经验积累,以及想象力的发挥,不仅仅是一门工程,更是一门艺术。每一个设计的光学镜头都可以专门申请专利,保护设计师的心血结晶。设计环节直接决定厂商能否生产某一规格的镜头,是进入这个行业的门票。

光线在穿过镜头时,会发生非常复杂的折射过程才能到达图像传感器。这些复杂的折射过程会使图像传感器上的成像与根据高斯光学得到的理论结果产生差距,这就是像差。


光学镜头的难点之二在于制造环节。

在模具、成型、组装等环节,对于生产精度都有非常高的要求,任何一个环节出现差错都会对最后的成像效果产生非常大的影响。

模具环节是塑胶镜头制造的最关键部分。模具的质量直接影响镜片的成型,所以需要非常高精度的模具,不仅需要有经验的设计人员来进行设计,还需要制造人员具有精密加工和检测方面的基础。

镜头组装技术要点十分复杂,对部件加工精度、组装精度具有极高的要求,整体公差一般不超过 3 微米,而大立光等企业甚至达到 2 微米。

光学镜头设计非常复杂,目前已知的像差就有数百种,仍有大量未知的像差不断被发现,需要在设计中被考虑进去。光线的折射和反射路径数不胜数,需要设计师去不断计算和权衡。

透镜的形状、位置、材料可以有无数种组合方式,让设计师们有空间去不断挖掘更好的设计。

光学镜头行业永远没有进步的终点,永远都有探索的空间。

国内外市场格局


大立光——手机镜头领域的霸主地位。

在此之前已积累了接近 20 年,所以其他厂商始终难以企及大立光的镜头品质和生产良率,舜宇作为国内镜头龙头正在逐渐赶上,

舜宇,汽车镜头领域,市占率全球第一

未来大立光将进入该市场与舜宇竞争

瑞声科技在混合镜头和 WLO 领域、

联合光电在安防镜头、

联创电子在运动相机镜头领域有较强的差异化布局能力,并将逐渐进入消费电子镜头领域。



音圈马达(VCM)

音圈马达出需求量复合增长率为 17.1%。根据旭日大数据,2016 年全球手机音圈马达需求量达到 14.9 亿颗,到 2020 年增长到 28 亿颗,年复合增长率为 17.1%。2016 年,国内手机音圈马达产量达到9.63 亿颗(含国外品牌在国内工厂的产量)。音圈马达市场复合增长率约 23%。


VCM 的单价差距较大,均价约 3~4 元,OIS马达比平均贵得多,未来闭环马达和 OIS 马达的渗透率会逐渐提高。根据我们的测算,2016 年整个手机 VCM 市场空间约 85 亿元,到 2019 年成长到 147 亿元,复合增长率约 20%

手机中控制镜头对焦的器件为音圈马达(VCM)。


总体技术难度不高,精度控制是关键。

单反相机的对焦是通过转动镜筒带动镜头里某个镜片或者某组镜片前后移动,来修正光路,使成像落在感光元件上是最清晰的。

普通的手机摄像头无法做到像单反相机那样移动某块镜片或者某组镜片来对焦,因此手机摄像头是通过镜头组整个前后移动实现自动对焦,驱动这一动作的就是 VCM。

不同厂商的 VCM 结构略有不同,但总体上均包括外壳、支架、垫片、簧片、磁石、线圈、载体、底座等部件,内部结构较为复杂。


VCM 马达先后发展出开马达、闭环马达、OIS 马达,OIS 马达可以实现光学防抖。

OIS 马达成本高、技术难。市场逐渐向闭环马达和 OIS 马达发展,高端机型以 OIS 功能作为卖点。光学防抖技术目前已经成为高端手机的标配产品。苹果 iPhone6 Plus、iPhone 7,华为 Mate 9、P10,Oppo R9splus,Vivo Xplay 6 等机型均配备了 OIS 摄像头。


国内外市场格局

市场受日韩主导,国产音圈马达竞争力逐渐增强。从市场格局看,音圈马达制造企业达到上百家,主要分为日本(市占率约 40%,主要企业阿尔卑斯、三美、TDK)、

韩国(市占率约 20%,主要企业三星电机、磁化、Hysonic 和 LG)、

中国(市占率约 30%,主要企业新思考、比路电子、皓泽、中蓝)。

一线 VCM 马达厂商主要赢在产能、产品性能、品牌效应上,马达平均单价比二线 VCM 马达厂贵 0.5~1.5 元。


滤光片

经过测算,蓝玻璃 IRCF 在接下来两年将进入快速增长期,主要原因是占比 80%的手机部分双摄渗透率加速上升。

2017 年普通 IRCF 需求量为 23 亿个、蓝玻璃IRCF 需求为 22 亿个,全球市场空间为 52 亿元。市场增速相对较快,蓝玻璃 IRCF在 2017-2019 需求量复合增长为 35%。全球市场约68亿元



红外截止滤光片是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜,实现可见光区(400-630nm)高透,近红外(700-1100nm)截止的光学滤光片,用于消除红外光线对 CCD/CMOS 成像的影响。通过在成像系统中加入红外截止滤光片,阻挡该部分干扰成像质量的红外光,可以使所成影像更加符合人眼的最佳感觉、

滤光片最关键的工艺是镀膜,需要保证镀膜的均匀性和一致性,镀膜又可分为真空镀膜和化学镀膜两种方式。

从产业链价值分析,滤光片市场上游良性竞争,下游消费终端需求增速快,中游滤光片整体生存状况较好。

(1)上游供应方面,光学玻璃市场处于良性竞争市场,供应商包括德国肖特、日本肖旭子、板硝子等,各供应商在品质、价格方面进行竞争,采购方议价能力较强。

(2)下游主要由模组厂商和直接终端厂商构成,消费终端属于充分竞争市场,由于 IRCF 属于利基市场,能够同时保证品质与供货稳定的厂家较少,购买者的选择余地较少,主要降价压力来自于下游消费电子终端整体降价压力转移所导致的,并不是因为购买者强势压价。此外如此前分析,消费升级+下游放量,下游对 IRCF 的需求持续提升。

红外截止滤光片的主要生产厂商有欧菲光、水晶光电、田中技研、哈威特(已被奥托仑收购),欧菲光早在 2002 年就研发生产 IRCF,此后进军触控屏及影像系统领域,IRCF 增长放缓。

水晶光电后起之秀,目前是国内龙头,同时也间接向苹果供应红外截止滤光片。

除了红外截止滤光片之外,生物识别滤光片应用同样广泛。

用于的生物识别的滤光片属于近红外带通滤光片,近红外带通滤光片可通过波长在 780~2526nm 范围内。由于普通相机只能生成 2D 图像,需要使用红外光技术获取图像 3D 景深信息。因为太阳光中有大量的红外光,使用普通的红外光会淹没在太阳光之中,所以需要使用特定频段的红外光。地表太阳光中近红外光频段内 940nm 处较为薄弱,940nm 窄带滤光片被认为生物识别滤光片的主要选择。该窄带滤光片可应用于人脸识别、指纹识别、手势识别、虹膜识别、近距离传感和 3D 相机等




窄带滤光片应用并不局限于人脸识别,横向上在生物识别延伸至光学指纹识别、虹膜识别、手势识别,纵向上拓展至虚拟现实 3D 建模。

消费电子创新驱动光学业务迭代,细分领域龙头水晶光电弹性最好。

水晶光电(002273)光学业务占营收 78.6%,受益于双摄带来 IRCF 放量,公司产能扩张充分,光学业务确定性增长。窄带滤光片的技术壁垒比 IRCF 高,客户与 IRCF 高度重合,水晶光电占尽先发优势,定增项目增加 2.5 亿套窄带滤光片组立件产能,未来业绩空间进一步打开


感光芯片传感器(CIS)

2017 年 CIS 市场为 115 亿美元,2021 年达到 159 亿美元,

在 CIS 各应用领域销售额方面,预估汽车系统应用会成长最快,CAGR 达 48%。2021 年该领域销售额可望达到 23 亿美元,占当年整体销售额的 14%。

技术创新与定制化是行业两大特点。

CMOS 图像传感器(CIS,CMOS Image Sensor)是实现将光信号转换为电信号的模数转换器。

MOS 图像传感器由两部分组成:感光区域和处理电路。

技术创新驱动与客户定制化要求高是 CMOS 图像传感器行业的两个重要特点。

技术创新驱动:

CMOS 图像传感器是个技术密集型的行业,只有不断开创新技术的厂商才能立于不败之地。

客户定制化要求高:

由于各大手机厂商对拍照性能的要求不同、理解也不同,所以对 CMOS图像传感器的性能要求也不一样,这就需要进行定制化生产。

技术创新与定制化这两大特点使得 IDM 模式在 CMOS 图像传感器行业更有优势。

根据前面的分析,CMOS 图像传感器其实有大量技术创新是在制造环节,那么 IDM 模式的厂商就可以更深刻地理解制造过程,从而实现技术上的改进,而代工的 Fabless 模式则因距离制造环节太远而无法更好地创新;

与此同时,IDM 模式让厂商在生产环节有了更多的掌控力,可以更好地完成手机厂商所要求的定制化参数。

索尼、三星、佳能、尼康等厂商采用的是 IDM 模式,SK 海力士则通过收购 Siliconfile 而成为 IDM 厂商。

Fabless/Fablite 的模式,例如安森美(On Semi)交给 L-Foundry 代工,意法半导体交给台联电代工,豪威科技主要交给台积电代工,格科微主要交给中芯国际代工。

根据 Yole 的统计,在 2017 年全球价值 139 亿美元的 CMOS 图像传感器市场中,

索尼占据了 42%的市场份额,是当之无愧的霸主。

Sony 是无庸臵疑的市场领导者,由于稳居移动市场关键地位而拥有约 42%的占有率。其后分别是三星(18%)、OmniVision (12%)、安森美半导体(6%)与松下(3%)

ISP:可视图像生成的关键环节

ISP(Image Signal Processor),即图像信号处理器,用于处理图像信号传感器输出的图像信号。它在相机系统中占有核心主导的地位。ISP 的作用包括拜耳转换、自动对焦、自动白平衡、自动曝光、伽马校正等重要图像处理功能。



ISP 主要功能


ISP 的架构分为两种,外臵 ISP 和内臵 ISP,高端处理器倾向于集成内臵 ISP。


SP 芯片供应商及算法提供商


摄像头模组

模组厂负责将镜头、CIS、ISP 及软板整合起来。技术壁垒不高,良率提升决定盈利能力。

手机摄像头模组的主流工艺有 CSP、COB 和 FC 三种,其中 CSP 主要用于低端产品,COB 是最主流的工艺,FC 则仅有苹果在使用。


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋
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