手机摄像头行业展望报告.docx

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手机摄像头行业展望报告

2017年手机摄像头

行业展望报告

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正文目录

1.单摄像头难以满足日益增长的拍照需求........................................5

1.1.像素提高遇瓶颈............................................................................6

1.2.暗光拍摄成像较差..........................................................................7

1.3.难以进一步提高对焦速度............................................................7

1.4.无法满足多任务拍摄需求........................................................8

2.双摄正在崛起，突破单摄瓶颈..........................................................8

2.1.双摄多种应用:

双图像拍摄、光学变焦、暗光增强、3D拍摄........9

2.2.双摄拉动产业链增速:

3年复合增长达27.4%............................10

2.3.双摄像头门槛较高......................................................................10

3.“双摄”产业链盛宴，核心组件受益明显..........................................11

3.1.手机摄像头的结构...................................................................11

3.2.手机摄像头产业链分布:

芯片、模组、镜头环节明显受益..............11

3.3.CMOS芯片:

日韩企业强势主导高端市场，产业收购搅动市场....12

3.3.1.CMOS芯片厂商模式较量:

一体化模式和分段外包模式...........12

3.3.2.CMOS芯片技术:

索尼、三星引领产业技术发展.......................13

3.3.3.CMOS芯片行业壁垒突出:

工艺、人才、资本缺一不可..............14

3.4.镜头行业:

高毛利率高壁垒，市场份额相对集中...........................15

3.4.1.镜头市场:

大力光一家独大，舜宇光学稳步增长..........................15

3.4.2.四大工艺影响镜头成像质量...................................................16

3.5.VCM国内市场快速增长......................................................17

3.6.手机摄像头模组竞争激烈，市场份额集中度较低........................18

3.6.1.模组技术COB、CSP、CSM各有所长....................................19

3.6.2.双摄像头模组大幅提高工艺难度..........................................21

4.产业链受益企业..........................................................................23

5.摄像头模组公司对比...........................................................24

图目录

图1：

各大厂商纷纷推出双摄手机.........................................................7

图2：

双摄的应用..................................................................................7

图3：

光学变焦的演示................................................................................8

图4：

彩色+黑白摄像头模组......................................................................8

图5：

3D景深的效果演示................................................................9

图6：

手机摄像头市场规模测算.....................................................................9

图7：

手机摄像头的结构示意图.....................................................................11

图8：

手机摄像头的结构示意图................................................................11

图9：

2012年手机摄像头的产业链市场份额.............................................11

图10：

2015年全球CMOS供应商市场份额占比........................................12

图11：

CMOS传感器原理模拟图....................................................................13

图12：

单像素进光量效果图...............................................................14

图13：

CMOS芯片行业壁垒..................................................................15

图14：

光学镜头供应商市场份额.......................................................15

图15：

手机摄像头镜片模拟结构...................................................................16

图16：

镜头均匀性.............................................................................16

图17：

VCM结构图.........................................................................17

图18：

VCM全球市场份额....................................................................17

图19：

VCM国内销售份额............................................................................17

图20：

2015年手机摄像头模组市场份额..............................................18

图21：

一体结构.......................................................................................20

图22：

分体结构.............................................................................20

图23：

16年1-6月前10家摄像头模组厂商（5-18M）出货量对比..............22

图24：

2013-2016上半年四家龙头摄像头模组业务销售收入（亿元）.......22

图25：

摄像头模组业务毛利率对比...................................................23

图26：

摄像头模组公司的主要客户群体（排名不分先后）..............................23

图27：

2015-2016上半年舜宇光学手机摄像头模组收入...........................24

图28：

2015-2016上半年舜宇光学手机摄像头出货量占比.......................26

图29：

2011-2015丘钛手机摄像头收入及像素分类...................................29

图30：

2015-2016上半年丘钛手机摄像头出货量分类..............................30

图31：

2015-2016上半年欧菲光摄像头模组收入................................31

图32：

2016上半年欧菲光摄像头模组出货量分类......................................31

表目录

表1：

手机摄像头市场规模测算.............................................................10

表2：

2015年全球CMOS供应商市场份额.................................................12

表3：

SONYIMX135与IMX214参数.......................................................13

表4：

CSP、CSM、COB模组封装案例对比...............................................18

1.单摄像头难以满足日益增长的拍照需求

1.1.像素提高遇瓶颈

手机像素2000万之上，在感光芯片大小收到约束条件下,单纯像素数量地提升,将导致单像素的感光面积下降,因此难以有效提升图像质量，相反由于小尺寸上光的干涉作用会导致噪点增加。

聊聊像素则必须聊聊像素的发展历程：

2000年世界上第一个搭载摄像头的手机问世了，第一款是夏普制造的型号:

J-SH04,搭载了像素11万CCD传感器。

2003年夏普将其手机摄像头像素提升到了10倍达到了100万像素，仍然搭载的是CCD传感器。

然而曾经辉煌一时的夏普，而今却已在手机领域难觅一席之地，也是令人慨叹，花开花落的无奈。

从那之后更高像素的手机摄像头不断涌现，200万像素、500万像素、800万像素….并且手机摄像头的功能也不断提升，诺基亚第一次为手机配备了前臵摄像头，松下手机搭载了首款自动对焦摄像头，三星带来了首款能2倍光学变焦

的手机。

而到2006年里程碑的千万级像素问世，那是三星B600搭载了1000万像素的CCD传感器，具有三倍光学变焦和五倍数字变焦功能。

只用了6年时间，像素总数已然提升了100倍，摩尔定律不断显现着强大威力。

经历了高速发展的前6年，之后的发展历程似乎也预示着像素提升的艰难，首先2008年CMOS传感器以其更廉价的成本，更快的采样速度，更好的扩展性

能，开始全面替代CCD传感器，虽然成像质量略微不如CCD,但“whocares?

”。

广大非专业拍照的消费者并感受不到其中差别，但却充分感受到了价格的优势，

以及高像素噱头的快感，生产厂商更是享受着CMOS规模化生产后，更加低廉

的成本所带来的巨额利润。

然后我们看到两年之后的，08年手机摄像头主流像素仍然是500万-800万，

而CMOS传感器最小的单像素尺寸1.75μm，09年主流像素800万-1000万，单像素最小尺寸1.4μm，11年主流像素在1000万上下，单像素最小尺寸降到了1.12um，到了13年苹果4s手机像素也才800万，16年苹果6splus手机像素1200万，手机像素的提升速度明显放缓，当然市面上也有些手机搭载了2000万像素摄像头，16年图像传感器CMOS的单像素最小尺寸为1.10μm。

可以感受到，手机摄像头像素提升倍数，后十年年只是翻了1倍，已经明显缓于前6年的100倍，同时单像素的面积却是下降了很多。

这是说明了什么?

很重要的一点是，在手机摄像头达到千万级别的像素之后，单纯靠像素数量的提升，对拍照的清晰度和成像质量上提升已然效果有限，从物理上讲:

假定当感光芯片总尺寸不变的情况下，“单像素尺寸变小”使得“分辨率提高”使得“单像素感光元受光面积减小”使得“单位时间内单像素受光亮降低”使得“成像质量下降”所以看到苹果手机一直被大家赞誉拍的照片美，但其像素并没有到2000万，而到2000万的像素手机，拍出来的照片仍然不及苹果手机。

其实说明了，此时一味的提高摄像头像素，这一噱头似乎已经慢慢不被大家认可，为了追求实际上更好的拍照质量和拍照体验，生产厂商看清了像素提升这

条路估计不了太远。

原因在于，如果在单像素面积已经只有1.10μm的情况下，为了保证受光效果不下降，必须拥有更好的信噪比，即像素需要有更高的灵敏度，但同时要保证

噪点不增加。

因此单像素尺寸的缩小受物理材料性质与传感器结构的限制，而这些已接近了物理极限。

1.2.暗光拍摄成像较差

这个大家估计深有体会，当你给你男朋友或者女朋友过生日时，灯暗了，蜡烛亮了，你举起手机，手机里黑黑的一片什么都看不清，你当时怒的想摔手机了；

或者当你在一个美好的夜晚，躺着仰望着星空，发现今夜如此美丽，举起手机，

发现手机里根本看不到星星，你当时又怒的想摔手机了。

这是为什么呢？

其实原理很简单，我们现在手机里的传感器芯片大都都是CMOS芯片，而由于传统CMOS传感器其自身有个最大缺点，就是它是色盲，其每个像素只能获得光的强度信号，无法辨别光的颜色，因此工程师想了个办法，把每个像素上都放臵一个的色彩滤光器，只允许一种颜色的光通过，这样每个像素就可以记录

一种颜色的光强信号。

基于此，每束光都能分解成R+B+G三原色，并被CMOS

芯片记录下来，然后后期通过算法合成光的颜色和亮度。

但也正因为色彩滤光器的设计，CMOS传感器会损失一部分进光量，导致照片无法在低亮度的环境中，像你的眼睛一样清晰地抓拍。

1.3.难以进一步提高对焦速度

传统单摄像头目前主要的有几种对焦模式：

相位检测自动对焦（PDAF）:

原理是在感光元件上预留出一些遮蔽像素点，

通过像素之间的距离及其变化等来决定对焦的偏移值从而实现准确对焦。

优点，只需要计算一次就完成对焦，对焦速度快，并且降低处理器计算负担。

缺点，在弱光环境下容易对不上焦。

激光&&红外自动对焦

单独增加激光和红外发射设备和接受设备，发射低强度脉冲激光或红外，并通过相机的激光或红外传感器将反射回来的信号进行回收，计算之间的时间并乘以光速得出拍摄物体的距离，然后调整焦距，从而实现对焦的目的。

优点是比普通的自动对焦技术快上更快，缺点是性价比略低。

由于随着客户对拍照要求的提升，特别是移动中物体抓拍，比如你的女朋友对你以瞬间的谜之微笑，微笑的时间在0.5s之内，正好你想要清晰的抓拍下来，似乎现在的手机还都做不到0.5s就能完成对焦抓拍等一系列全套动作，除非你提前准备好了连拍功能，目前苹果弄了个拍照小视频，来予以弥补。

1.4.无法满足多任务拍摄需求

传统单摄像头难以满足更多的拍照，例如同时拍摄不同焦距的照片，比如你和女朋友去旅游，女朋友要你给她来个特写，而你更喜欢她身后的风景，这是个

很大的问题！

这是“自由意志”与“搓衣板”的较量。

还有别的比如想拍个3D立体照片，或者是当前风靡的“五感剥夺”的VR拍摄，传统手机似乎都难以做到。

2.双摄正在崛起，突破单摄瓶颈

有了以上的种种问题和难处怎么解决，手机生产厂商说双摄似乎是以上所有问题的关键钥匙。

于是乎，看到11年手机厂商推出第一次推出了3款双摄手机，2年之后，双摄推出力度加大，14年推出了双摄手机3款，15年推出了4款，而16年华为、

苹果等主流厂商都被曝出将加入双摄的阵营，随着苹果、华为、三星、小米、奇酷等行业龙头开始大力推广双摄像头，越来越的国产手机也将亦步亦趋。

图1：

各大厂商纷纷推出双摄手机

2.1.双摄多种应用:

双图像拍摄、光学变焦、暗光增强、3D拍摄

为什么要双摄？

在手机有限空间上，像素2000万已是极限。

消费者追求更高质量的拍照需求

消费者追求更多场景及用途的拍照需求

图2：

双摄的应用

双图像拍摄

一大一小摄像头的搭配，常见规格如13M+2M，13M+5M，两个摄像头，可以同时独立拍摄不同距离和景深的照片，满足多任务需求。

光学变焦

光学变焦的双摄像头模组，会有不同的FOV（镜头所能覆盖的视角范围），通过图像算法达到光学变焦的效果。

图3：

光学变焦的演示

单图像暗光增强

通过一个RGB全彩色摄像头配合一颗黑白摄像头:

由于传统CMOS传感器依靠每个像素上的色彩滤光器来获得RGB色彩信息，因此会损失一部分光亮度，而黑白摄像头中没有色彩滤光器直接可以获得光的强度信号，因此感光能力大幅提高，再通过图像算法提升合成最终照片，能比彩色CMOS传感器增加2.8倍进光量。

图4：

彩色+黑白摄像头模组

3D拍摄和建模

将两个摄像头间隔一段距离安臵，可以通过光学算法计算成像距离，最终配合图像算法实现3D拍摄景深效果和建模。

图5：

3D景深的效果演示

2.2.双摄拉动产业链增速:

3年复合增长达27.4%

按照手机摄像头当前价格中位数5美元，2015年大约31.5亿颗摄像头，年产值预计超过143亿美元。

以当前各大主流品牌推广双摄速度，保守估计2018年手机双摄像头市场渗透率达40%,届时手机摄像头每年需求量将达45.7亿颗，手机摄像头年产值将达

188.1亿美元，而其中双摄产业链市场规模预计将从16年的15.9亿美元提升到18年的87.3亿美元，CAGR可达134%。

图6：

手机摄像头市场规模测算

表1：

手机摄像头市场规模测算

*1根据MIC,TrendForce,IDC等多家主流预测机构数据整理平均，16年手机出货量在15.3亿左右，未来3年增长率有所放缓，将保持个位数的6.5%左右的增长，2018年预计在17.3亿

*2根据等多家主流厂商公布摄像头成本整理汇总，近2年平均单个摄像头售价中位数在5美元左右，综合考虑市场供需格局和手机摄像头模组毛利率行业水平，预计未来3年每台手机上单个摄像头的平均成本基本持平。

*3假设双摄成本:

考虑双摄像头模组的技术壁垒和供需结构，结合单个摄像模组的成本进行估计的双摄成本。

2.3.双摄像头门槛较高

双摄像头技术难度在于算法资源稀缺、制造难度较大、产业规模化投资大三大方面。

算法资源稀缺，产业链合作难度较大

算法资源稀缺，目前全球范围核心第三方算法公司仅Corephotonics、Arcsoft、

Altek、Linx（已被苹果收购）等几家。

为了使双摄像头实现较好的算法图像合成，

需要产业链上下深度合作，开放ISP构架给第三方算法公司，由算法公司做预制调试以及后期的算法植入，这些环节需要产业链间更多的磨合。

更加精密的制造工艺

对两枚摄像头的同轴度要求极高，由于两枚摄像头难以做到像人眼一样真正平行，所以为了合成照片不出现叠影，要将两颗摄像头取景交错角度控制在0.1

度以内，再通过算法合成照片。

同时在封装流程中，涉及到各类零部件移动装配，零配件的叠加公差越来越大。

因此，为了保证双摄像头的同轴性，整体工艺流程都需要更加精密的设计。

磁干扰问题，

传统摄像头模组通过磁力控制实现自动对焦和光学防抖，因此抗磁干扰能力较弱。

两个摄像头模组之间距离过近容易引起磁力相互干扰，需要厂商进一步优化结构设计和选择新的制造材料来突破磁干扰问题。

产业规模化投资大

双摄像头较之普通的单摄像头产品，在制造上有着更高的难度，目前行业的可行解决方法是引进AA制程，但AA设备成本较高，一般企业难以承担相应的投入和风险。

3.“双摄”产业链盛宴，核心组件受益明显

3.1.手机摄像头的结构

摄像头的主要部件:

由镜头组+对焦马达+红外线滤光片+影像传感器+模组封装

图7：

手机摄像头的结构示意图

图8：

手机摄像头的结构示意图

3.2.手机摄像头产业链分布:

芯片、模组、镜头环节明显受益

图9：

2012年手机摄像头的产业链市场份额

根据2012年TrendForce发布的手机产业链市场数据，可以看到市场份额最大的CMOS传感器到达52%，之后依次是模组、光学镜头、音圈马达和滤光片。

由于双摄应用之后，模组封装及图像算法的技术难度增大，因此我们判断其相关产业链的附加值将提升更快，但产业格局也将明显分化。

3.3.CMOS芯片:

日韩企业强势主导高端市场，产业收购搅动市场格局

图10：

2015年全球CMOS供应商市场份额占比

从上图可以看到15年CMOS芯片全球供应商中，索尼是处于一家独大的地位，拥有35%的市场份额，收入36.5亿美元，是排名第二的三星收入的1.9倍，其主要提供8M及1.3M以上的摄像头，基本垄断了高端CMOS市场。

而16年

年1月以华创投资、中信资本和金石投资为代表的中国财团正式完成收购豪威科技，直接改写了图像传感器市场的国际竞争格局，也将有效促进中国半导体产业的发展。

表2：

2015年全球CMOS供应商市场份额

3.3.1.CMOS芯片厂商模式较量:

一体化模式和分段外包模式

当前主流CMOS厂商可以被分为两类。

一、采用自主一体化模式

从芯片设计->制造->封装->检测完全由公司独自承担完成，例如索尼和三星

这类模式可发挥产品先发技术优势，良率高，利润独享，供应链周期稳定等特点。

二、采用分段外包模式

自身设计芯片->制造商代加工->第三方封装检测

代表公司例如豪威（Omnivision）、安森美半导体（OnSemiconductor）、中国格科微等，中芯国际是格科微的制造商，晶方科技和昆山西钛为其封装检测。

台积电为豪威代加工，晶方科技和华天科技等为其完成封装检测；

这类模式主要针对同质化产品，可以迅速根据市场需求调整产能结构，转嫁制造风险给代加工企业。

3.3.2.CMOS芯片技术:

索尼、三星引领产业技术发展

目前高端CMOS芯片系列:

主要有三星主导ISOcell,和索尼主导背照式、堆栈式的IMX

图11：

CMOS传感器原理模拟图

CMOS芯片