【儀表網(wǎng) 儀表上游】導(dǎo)讀：據(jù)法國半導(dǎo)體市場調(diào)查公司Yole Développement近日發(fā)布的報(bào)告表示，預(yù)計(jì)CIS市場到2026年將達(dá)到315億美元 ，2020年CMOS圖像傳感器行業(yè)同比增長 7.3%，達(dá)到207億美元。報(bào)告還提到，在2019年之前，手機(jī)相機(jī)是CIS市場的主要增長貢獻(xiàn)者。但是，到2020年，情況不再如此。計(jì)算、汽車和安全市場應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)超過了移動設(shè)備的增長。
CIS是CMOS圖像傳感器英文名稱CMOS Image Sensor的縮寫，具有尺寸小、敏感度高、高度集成、功耗較低、成像速度快、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，在3C電子、安防監(jiān)控、汽車攝像頭、機(jī)器視覺、智能交通、醫(yī)療器械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著下游行業(yè)快速發(fā)展壯大，全球CIS市場需求持續(xù)增長，CIS行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。
2020年全球共生產(chǎn)了70.8億個CIS，幾乎是為地球上每個人都生產(chǎn)了一個。這是由于手機(jī)數(shù)量驚人，已經(jīng)達(dá)到17億部，并且每部手機(jī)上的攝像頭數(shù)量不斷增加，同時(shí)汽車車載攝像頭、安防攝像頭和工業(yè)攝像頭數(shù)量也在激增。
索尼仍是CIS產(chǎn)業(yè)中最大玩家
Yole Développement成像領(lǐng)域首席分析師Pierre Cambou表示：“CIS行業(yè)的產(chǎn)值全年都接近其結(jié)構(gòu)性極限，尤其是在 2020 年，整個行業(yè)的收入同比增長 7.3%。索尼沒有增長，但三星增長了 13%，豪威科技、Smartsens 和 SK 海力士增長了約 30%，而 Galaxycore 同比增長了 52%”。
截至2020年，雖然索尼的市場份額較2019年有所下降，但索尼仍是CIS產(chǎn)業(yè)中最大的玩家，其市場份額為40%。韓國三星、豪威科技和歐洲意法半導(dǎo)體分別占CIS市場份額的22%、12%和6%。這些頂級CIS玩家都專注于手機(jī)領(lǐng)域，涉及成像、傳感等應(yīng)用。
安防爆炸式增長，年增長超30%
Pierre Cambou說：“直到2019年，手機(jī)攝像頭是CIS市場的主要增長的貢獻(xiàn)者，但2020年情況不同了，計(jì)算、汽車和安防市場領(lǐng)域的增長速度已經(jīng)超過了手機(jī)。”
2020年這三個領(lǐng)域在CIS產(chǎn)業(yè)中的市場份額都已經(jīng)增長到了類似的水平，均占全部CIS產(chǎn)業(yè)營收的8%左右，合計(jì)達(dá)到23%，而這三個領(lǐng)域CIS在2019年合計(jì)占比為21%。
在汽車和安防領(lǐng)域，智能汽車、智能家居和智能建筑的發(fā)展讓相關(guān)廠商對攝像頭的需求增多。消費(fèi)品中，包括家庭和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品在內(nèi)的新應(yīng)用給CIS產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新動力，因?yàn)檫@些產(chǎn)品中往往包括更多用于成像或傳感的攝像頭。
CIS最重要的應(yīng)用還是在手機(jī)上，手機(jī)CIS占2020年市場營收的68%，安防應(yīng)用出現(xiàn)了爆炸式增長，年增長率超30%。
▲2019年和2020年不同應(yīng)用領(lǐng)域CIS占比情況(來自Yole Développement報(bào)告)
安防，這是一個快速增長的市場，CMOS圖像傳感器的需求飆升也是順利成章。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2019年全球安防產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3600億美元(約合25400億人民幣)。2019年，我國安防行業(yè)的收入規(guī)模達(dá)7562億元，同比增長9.6%;預(yù)計(jì)到2020年，安防企業(yè)總收入達(dá)到8000億元左右，年增長率達(dá)到10%以上。遙遙領(lǐng)先全球其他國家和地區(qū)，年增長率保持兩位數(shù)的高位增長。近年來隨著AI的發(fā)展，安防市場又迎來了一波新的成長動力。從安防巨頭的出貨量我們就可以印證了這個觀點(diǎn)。
安防攝像機(jī)的應(yīng)用市場占圖像傳感器市場值由過去的1%提升到現(xiàn)在的8%，過去多使用CCD作為影像傳感器，近些年來CMOSSensor的性能不斷提升，開始打入長久為CCD Sensor獨(dú)占的市場，主要偏向較低價(jià)的安防攝像機(jī)。
安防圖像現(xiàn)狀
全球CMOS圖像傳感器銷售量迅速增加，在多個領(lǐng)域向傳統(tǒng)的CCD發(fā)起沖擊。
這是因?yàn)镃MOS圖像傳感器件具有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是價(jià)格比CCD器件低15%~25%；二是其芯片的結(jié)構(gòu)可方便地與其它硅基元器件集成，從而可有效地降低整個系統(tǒng)的成本。盡管過去CMOS圖像傳感器的圖像質(zhì)量比CCD差且分辨率低，然而通過后期改進(jìn)，不斷逼近CCD的技術(shù)水平，CMOS圖像傳感器件已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、無人機(jī)、相機(jī)和安防系統(tǒng)的攝像結(jié)構(gòu)中。
現(xiàn)在安防新項(xiàng)目或者舊改項(xiàng)目更多的是采用網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)、智能攝像機(jī)，他們造價(jià)低，這也是得利于CMOS的普及。在獲得相同像素的情況下，CMOS比CCD價(jià)格更低，性價(jià)比更高。
CMOS傳感器的技術(shù)發(fā)展跟隨摩爾定律快速發(fā)展，尤其是幾年來在市場需求的推動下，關(guān)鍵技術(shù)不斷取得突破。對于用戶關(guān)注的CMOS的照度和噪點(diǎn)等問題，實(shí)際上可見光下CMOS的信噪比遠(yuǎn)高于CCD。一方面，隨著國際CMOS大廠的不斷改進(jìn)，CMOS還繼續(xù)在成像的通透性、對實(shí)物的色彩還原能力等方面迎頭趕上。研發(fā)了感光度增強(qiáng)技術(shù)，進(jìn)而通過使用大尺寸傳感器提高開口率，這正是提高CMOS感光能力的直接辦法。即便是在噪音控制方面，有公司將專門的噪聲檢測算法直接整合于CMOS圖像傳感器的控制邏輯中。通過這項(xiàng)技術(shù)，固定噪聲就可以成功剔除了。更何況CMOS的價(jià)格遠(yuǎn)低于CCD設(shè)備。另一方面，在ISP中采用多種技術(shù)革新，如去噪技術(shù)來提升CMOS的噪點(diǎn)問題。
過去幾年，經(jīng)過幾輪的價(jià)格廝殺，前端監(jiān)控產(chǎn)品的價(jià)格已經(jīng)很低，各廠家需要提高攝像機(jī)分辨率的同時(shí)，還要考慮寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補(bǔ)償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)協(xié)作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說是高清的真正實(shí)現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CCD，動態(tài)范圍更高，響應(yīng)速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點(diǎn)。
此外，從工藝上來講，CCD每提升100萬像素就需要對其生產(chǎn)線進(jìn)行改造，研發(fā)生產(chǎn)的成本比較高。如果CCD尺寸仍然維持在2/3英寸的話，單位電極的間隙就被限制在0.4微米以內(nèi)，進(jìn)而導(dǎo)致制造中產(chǎn)生的損品率與生產(chǎn)成本大幅度攀升。
在各主力廠商的不斷努力下，新的CMOS器件不斷推陳出新，高動態(tài)范圍CMOS器件已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了對快門、光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高分辨率像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比，CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。CMOS圖像傳感器正在向高分辨率、高動態(tài)范圍、高靈敏度、數(shù)字化、多功能化的多元化的細(xì)分市場發(fā)展。隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)度，CMOS傳感器在安防攝像機(jī)的應(yīng)用會不斷增大。
結(jié)語
人工智能、機(jī)器視覺到目前的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化主題，依托視覺感知系統(tǒng)的產(chǎn)品未來將越來越多，這也意味著圖像傳感器市場空間也將越來越大。從手機(jī)到、PC到智能安防和自動駕駛汽車領(lǐng)域，新的應(yīng)用市場在迅速擴(kuò)大。而隨著行業(yè)市場的不斷壯大，由于細(xì)分領(lǐng)域不同，產(chǎn)業(yè)格局也將進(jìn)行重新分配，留給CIS企業(yè)的機(jī)會很多，只看企業(yè)之間誰能更好的把握。
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