2022年高性能CMOS传感器行业发展情况和未来发展趋势（节选）--粉丝服务平台-粉丝头条-fensifuwu.com

2022年高性能CMOS传感器行业发展情况和未来发展趋势（节选）

科技 07-20 来源：远瞩咨询

CMOS 图像传感器芯片行业概况

（1） CMOS 图像传感器的发展概要和市场规模

在摄像头模组中，图像传感器是灵魂部件，决定着摄像头的成像品质以及其他组件的结构和规格，CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）图像传感器和 CCD（Charge-Coupled Device）图像传感器是当前主流的两种图像传感器。其中 CCD 电荷耦合器件集成在单晶硅材料上，像素信号逐行逐列依次移动并在边缘出口位置依次放大，而 CMOS 图像传感器则被集成在金属氧化物半导体材料上，每个像素点均带有信号放大器，像素信号可以直接扫描导出，即电信号是从 CMOS 晶体管开关阵列中直接读取的，而不需要像 CCD 那样逐行读取。

从上世纪 90年代开始，CMOS 图像传感技术在业内得到重视并获得大量研发资源，CMOS 图像传感器开始逐渐取代 CCD 图像传感器。如今，CMOS 图像传感器已占据了市场的绝对主导地位，基本实现对 CCD 图像传感器的取代，而CCD 仅在卫星、医疗等专业领域继续使用。CMOS 图像传感器芯片主要优势可归纳为以下三个层面：1）成本层面上，CMOS图像传感器芯片一般采用适合大规模生产的标准流程工艺，在批量生产时单位成本远低于CCD；2）尺寸层面上， CMOS 传感器能够将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块基板上，体积得到大幅缩减，使之非常适用于移动设备和各类小型化设备；3）功耗层面上，CMOS传感器相比于 CCD 还保持着低功耗和低发热的优势。

（2） CMOS 图像传感器行业的经营模式

国内本土 CMOS图像传感器设计厂商目前一般采取Fabless 模式，包括思特威、韦尔股份（豪威科技）、格科微等。Fabless 模式指的是集成电路设计企业主营芯片的设计业务，而将芯片的生产加工环节放在代工厂完成。CMOS 图像传感器行业的Fabless 厂商会在根据行业客户的需求完成CMOS 图像传感器设计工作之后，将设计方案提供给晶圆代工厂以委托其进行制造加工，加工完成的产品交由封装测试厂商进行芯片封装和性能测试。Fabless 模式的优点集中在其轻资产、低运行费用和高灵活度，可以专注于芯片的设计和创研工作。在晶圆产能供应紧张的阶段，Fabless 厂商能否获得上游晶圆代工厂的稳定供货至关重要。而其中，晶圆代工厂选择合作伙伴的标准也不仅仅停留在短期价格的层面。国内外的晶圆代工厂商都会更倾向于与有自主技术、有产品能力、并与下游行业客户绑定较深的优质 Fabless 厂商保持稳定的供应关系。

索尼、三星等资金实力强大的企业则采用 IDM模式。IDM模式指的是企业业务需涵盖芯片设计、制造、封测整个流程，并延伸至下游市场销售。IDM 模式下的公司规模一般较为庞大，在产品的技术研发及积累需要较为深厚，运营费用及管理成本都相对较高，对企业的综合实力要求较高，但此模式下企业也具有明显的资源整合优势。

（3） CMOS 图像传感器行业的整体发展趋势

得益于多摄手机的广泛普及和安防监控、智能车载摄像头和机器视觉的快速发展， CMOS 图像传感器的整体出货量及销售额随之不断扩大。根据Frost&Sullivan 统计，自 2016 年至 2020 年，全球 CMOS 图像传感器出货量从 41.4亿颗快速增长至 77.2 亿颗，期间年复合增长率达到 16.9%。预计 2021 年至 2025 年，全球 CMOS 图像传感器的出货量将继续保持 8.5%的年复合增长率，2025年预计可达 116.4 亿颗。

数据来源：Frost&Sullivan

根据 Frost&Sullivan统计，与出货量增长趋势类似，全球CMOS 图像传感器销售额从 2016 年的 94.1 亿美元快速增长至 2020 年的 179.1 亿美元，期间年复合增长率为 17.5%。预计全球 CMOS 图像传感器销售额在 2021 年至2025 年间将保持 11.9%的年复合增长率，2025 年全球销售额预计可达 330.0亿美元。

数据来源：Frost&Sullivan

（4） CMOS 图像传感器设计结构发展趋势

CMOS 图像传感器根据感光元件安装位置，主要可分为前照式结构（FSI）、背照式结构（BSI）；在背照式结构的基础上，还可以进一步改良成堆栈式结构（Stacked）。堆栈式结构系在背照式结构将感光层仅保留感光元件的部分逻辑电路的基础上进行进一步改良，在上层仅保留感光元件而将所有线路层移至感光元件的下层，再将两层芯片叠在一起，芯片的整体面积被极大地缩减。此外，感光元件周围的逻辑电路也相应移至底层，可有效抑制电路噪声从而获取更优质的感光效果。

采用堆栈式结构的 CMOS图像传感器可在同尺寸规格下将像素层在感知单元中的面积占比从传统方案中的近60%提升到近90%，图像质量大大优化。同理，为达到同样图像质量，堆栈式 CMOS 图像传感器相较于其他类别 CMOS 图像传感器所需要的芯片物理尺寸则可大幅下降。同时采用该种结构的图像传感器还能集成如自动对焦（AF）和光学防抖（OIS）等功能。除此之外，混合堆栈和三重堆栈技术正在推动着如 3D 感知和超慢动作影像等功能的发展。

虽然采用堆栈式结构的 CMOS图像传感器具备性能上的提升，但由于其生产过程中使用了多张晶圆且叠加工序的工艺难度较高，其生产成本远高于采用单层晶圆的生产工艺，因此主要应用于特定的领域。在CMOS 图像传感器领域，堆栈式结构技术目前主要应用在高端手机主摄像头、高端数码相机、新兴机器视觉等领域。根据第三方市场调研机构 TSR 的统计，堆栈式结构CMOS 图像传感器产品的主要供应商为索尼、三星、豪威科技和思特威。

（5） CMOS 图像传感器细分领域的概况和增长趋势

①智能手机

智能手机一直以来都是 CMOS 图像传感器在全球及国内的最大应用市场，近年来基于双摄手机向多摄手机过渡发展的趋势，单台手机上摄像头数量的增长抵消了智能手机自身出货量放缓的影响。同时，智能手机的多摄趋势也同步催生了“广角”、“长焦”、“微距”和“人像模式”虚实焦融合等一机多类型摄像头的需求，使智能手机领域 CMOS 图像传感器市场规模依然维持着增长态势。

②安防监控

安防监控离不开视觉信息的获取，对图像传感器依赖较深，也是 CMOS 图像传感器市场增长较快的新兴行业领域之一。近五年来，安防视频监控在全球范围内的应用也逐步由发达国家向发展中国家延伸，整体规模保持着高速发展。国内市场，各级政府近年来对安防建设的重视已经让我国成为全球最大的安防视频监控产品制造地和全球最重要的安防监控市场之一，国内安防市场对包括CMOS 图像传感器在内的安防监控产品的需求也由一线城市延伸至二、三线城市及农村地区。

③汽车电子

对于汽车电子领域，近年来CMOS 图像传感器已经大规模地被安装在智能车载行车记录、前视及倒车影像、360°环视影像、防碰撞系统之内。而随着未来汽车电动化的趋势及自动驾驶技术的发展，更多的新车将标配ADAS（高级自动驾驶辅助系统）。各大汽车厂商预计也将会为了保持自家车辆产品的竞争力，导入更多摄像头来获取视频影像信息用以构建包括驾驶员监测系统、盲区检测、行人防碰撞、信号灯识别等多元化的车载智能视觉系统。

④机器视觉

机器视觉指的是通过计算机、图像传感器及其他相关设备模拟人类视觉功能的技术，以赋予机器“看”和“认知”的能力。机器视觉技术是由人工智能、计算机科学、图像处理和模式识别等诸多领域合作完成的。其利用图像传感器搭配多角度光源以获取检测对象的图像，并通过计算机从图像中提取信息进行分析和处理，最终实现多场景下的识别、测量、定位和检测四大功能。从目前市场使用场景来看，机器视觉领域内 CMOS 图像传感器的应用主要可分为传统上的工业机器视觉应用（主要包括产线检测、不良品筛检、条码识别、自动化流水线运作等），以及消费级机器视觉应用（如无人机、扫地机器人、AR/VR 等）。

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（一）行业主管部门、监管体制、主要法律法规及政策

1、行业主管部门及监管体制

2、主要法律法规及产业政策

（二）行业发展情况及未来发展趋势

1、半导体及集成电路行业概况

（1）全球半导体及集成电路行业

（2）我国半导体及集成电路行业

2、集成电路设计行业概况

3、CMOS 图像传感器芯片行业概况

（1） CMOS 图像传感器的发展概要和市场规模

（2） CMOS 图像传感器行业的经营模式