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国产CIS喜迎第三度崛起机遇!

“越来越多的车企在加速与国产CIS设计企业的合作,这个产业曙光初现”一位深耕CIS产业的资深人士说……

第一次:手机

2014年6月,工信部发布《国家集成电路产业发展推进纲要》,《纲要》指出,到2020年,我国集成电路产业与国际先进水平差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,这其中就包括今天的主角CIS。Ru8esmc

《纲要》发布的当年,中国的智能手机出货量早已成为全球第一,但智能手机的“视网膜”基本上要靠国外进口。两年后,由中信资本、清芯华创和金石投资组成的财团,完成了对美国上市公司豪威的收购。全球第三的CIS厂商正式成为国产半导体一员。Ru8esmc

豪威被中资财团收购那年,也是手机摄像头的转折之年。Ru8esmc

此时,随着技术的成熟,手机双摄逐渐成为主流。Ru8esmc

当年4月,华为P8发布,这场发布会上观众记住了两个词“徕卡”和“双摄”;Ru8esmc

7月,小米发布的红米Pro成为其双摄的试水之作;Ru8esmc

9月,iPhone 7 Plus为消费者准备了两大惊喜,分别是“取消3.5mm耳机孔”和配备“双1200万像素”镜头。Ru8esmc

一时间,主流手机厂商纷纷切入多摄战场,将这股战火延续至今。手机摄影自此成为各家手机厂商延续增长的法宝之一,并通过多摄设计逐渐逼近单反相机的多种功能。Ru8esmc

2017年,走过10个年头的智能手机,开始进入成熟期。新技术带来的热情过后,消费者趋于理性,市场渗透率也达到很高水平。Ru8esmc

根据Trendforce集邦咨询的数据显示,2017年全球智能手机的销量达到14.6亿部,此后再也没能超过这一数字。Ru8esmc

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数据来源:Trendforce集邦咨询Ru8esmc

手机销量的减少,本会对CIS市场增长带来冲击,但多摄风潮的兴起,让CIS柳暗花明。豪威的回归,手机厂商对双摄的强力推进,让国产CIS进入了一个黄金发展期。Ru8esmc

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成为国产芯之后,豪威业绩下滑的颓势得到了扭转。2019年,韦尔与豪威财报并表之后的第一年,韦尔股份CIS业务的营收同比增长79%。而伴随着三摄四摄的到来,格科微凭借成本优势,以1300万像素以下的镜头为切入点,在出货量上实现了行业第一成绩。Ru8esmc

时代的东风扑面而来,顺风行舟的不仅是手机,还有安防。Ru8esmc

第二次:安防

过去十年,是中国城镇化快速提高的十年。国家统计局数据显示,2011年至2019年,中国城镇化水平从51.3%增长至60.6%。城镇化的提高,对社会治安有了更高的要求,需要更多的“城市之眼”守护每一寸安宁,安防产业迎来高速发展。Ru8esmc

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从中安协的数据来看,2018年,中国安防市场的前三大应用场景分别是平安城市、智能交通、雪亮工程,这三大应用场景的规模占到了安防整体规模的53%,且都是政府推动。Ru8esmc

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思特威抓住了这股东风,2014年凭借第一颗产品SC1035在安防市场崭露头角。一年后,思特威SC1035成了“断货王”,每月出货量达到100万颗。三年后,当手机增长见顶,安防产业却红红火火,思特威出货了第1亿颗芯片。同年,坐上CIS安防领域头把交椅。此后四年,思特威市占率一路攀升,于2021年达到了35%,从0%到35%,思特威只用了七年。Ru8esmc

国产芯要占领半导体的高地,更要站在高端的巍峨峰峦上睥睨天下。这一点安防领域基本上实现了突破。Ru8esmc

从思特威的财报可以看出,2020年,思特威安防领域的营收中57%来自中高端。安防市场在接下来的几年中还会在低照度,低功耗和边缘计算等方向继续稳定发展,后疫情时代市场空间还在不断提升。Ru8esmc

国产CIS设计公司若能持续维持快速增长,国产安防CIS未来将会风景无限。Ru8esmc

第三次:汽车

单摄、双摄、三摄、四摄,激情过后总会趋于理性。随着手机的发展,越来越多的消费者开始不迷信摄像头的数量,原本的四摄也在逐渐向三摄回归。Ru8esmc

TrendForce集邦咨询的最新数据表明,2020年下半年被引爆的四摄,在2021年下半年开始“退烧”,品牌手机厂商也将回归消费者实际需求。Ru8esmc

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“显然,当前我们很依赖智能手机市场,从单摄转向多摄的发展,对我们很有利,但这样的红利又能维持多久呢?”在如火如荼的2017年,索尼半导体负责人Shimizu却表达出对于持续增长的忧虑。Ru8esmc

下一个方向在哪里呢?整个行业都在用行动给出了答案。Ru8esmc

2017年10月,索尼推出了业界分辨率最高的车载堆叠型CMOS影像传感器“IMX324”。该芯片不仅尺寸小,低功耗,相较于传统感光元件解析度提高了3倍。台湾地区媒体惊呼地表最强。Ru8esmc

作为车用CIS领域的王者,安森美同月也推出了Hayabusa平台。Ru8esmc

将视线回归到国内。国内自主研发车规级CIS的企业凤毛麟角,此时已属国产芯的豪威自然算一个,其也在同年10月革命性的推出了夜鹰Nyxel近红外技术。Ru8esmc

豪威之外,已在安防市场称王的思特威,也将目光转向了车用CIS。其2018年前后开始布局车载CIS,去年已有2款产品通过了车规AEC-Q100 Grade2标准。Ru8esmc

产业链下游,专注于CIS产业封装的晶方科技早已嗅到了未来的气息。2005年成立的晶方科技一直是手机和安防CIS的主力封装厂商,2014年2月,晶方科技挂牌上市,同年,以3.4亿收购了智瑞达进军汽车领域,并建立了国内第一条12英寸晶圆级封装产线,并展开汽车传感器封装业务。随后,晶方科技加速汽车封装领域的布局。Ru8esmc

晶方科技副总裁刘宏钧表示:“面对新能源汽车时代的到来,晶方科技专门建立了一条12英寸的车规生产线,2019年就已通过客户认证,2021年开始批量出货,目前已经处于产能爬坡阶段。”Ru8esmc

嗅到车载CIS机遇的不仅仅是芯片厂,终端的企业也以投资的方式布局其中。2020年8月,在思特威收购安芯微加速布局汽车CIS之后,华为参与了思特威的C轮融资。两个月后,小米与闻泰加入了思特威的D轮融资。离开手机产业链,华为与小米的竞争依然激烈。Ru8esmc

车载CIS的价值空间

“一辆L2汽车,对CIS的需求大概8~12颗,与消费级CIS相比,车载CIS对于价格相对没有那么敏感,在同等性能之下,车载CIS的价格会更高”,几位行业资深人士对全球半导体观察如此表示。Ru8esmc

CIS按照安装位置的不同,分为前视、后视、360环视和舱内四种,位置不同对摄像头的要求也不同。如后视,主要是采集图像给并在屏幕上显示给人看,而前视,环视和舱内主要用于机器运算,这部分摄像头所摄的画面主要用来做提取数据作为分析之用。Ru8esmc

国际能源署的数据显示,2020年全球新能源汽车的生产销售量为298万辆,预计未来会以30%的年均复合增长,到2025年销量达到1143万辆。目前,新能源汽车中,主要驱动力在欧洲、美国和中国。Ru8esmc

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数据来源:国际能源署Ru8esmc

2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,《规划》指出,到2025年我国新能源汽车渗透率要达到20%,2030年达到40%。而实际执行起来的速度远快于所规划的速度。“2021年,中国新能源汽车市场渗透率达到13.4%,高于上年8个百分点。”近期中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长付炳锋向媒体如此透露。Ru8esmc

新能源化与智能化是一对孪生兄弟。新能源汽车渗透率不断提升,汽车的智能化也将势不可挡。而这对于半导体有了更多和更高的要求,对于CIS也是如此。Ru8esmc

单车CIS数量的增加,以及新能源汽车渗透率的增加,未来的十年乃至二十年将会是车用CIS的黄金期。但吹尽黄沙才能始到金,见到金矿之前,国产车载CIS依然需要面对滚滚黄沙。Ru8esmc

优势与劣势

与MCU、ADC这样的芯片不同,CIS的特殊性在于其是模拟电路和数字电路的合集。CIS企业既需要熟悉模拟电路设计的工程师,也需要数字电路设计工程师。CIS的设计需要资深ISP算法工程师,负责图像处理相关算法的原型设计,CIS的制造也需要工艺集成工程师的参与。同时,CIS设计还要匹配光学镜头设计。Ru8esmc

以上这些特性,决定了CIS很难“速成”,尤其是高端的CIS更是需要全产业链丰富的设计经验,而这些经验需要靠时间的累积。目前拥有优势的大厂做图像传感器由来已久。图像传感器是索尼的看家业务,豪威更是CIS的鼻祖级企业,而安森美布局车载CIS还要从2005年算起。Ru8esmc

先行者往往具有先发优势,而这种先发优势最直接的体现就是专利。多年的沉淀让以上这些企业,拥有的专利超过了2000多项。另一方面,在巨头的成长中,往往会出现并购,安森美的王者地位是通过不断并购而来的。Ru8esmc

2011~2014年间,安森美分别通过收购Cypress image、柯达图像传感器业务和原本隶属美光的Aptina Imaging一举在车载CIS市场建立了强大的防线。Ru8esmc

除了安森美之外,索尼于2015年也以1.55亿美元收购了东芝旗下的CMOS图像传感器业务(后来德淮重金挖来了东芝出走的CIS团队,这属于另一个话题),这让原本富裕的索尼,变得更加富裕。Ru8esmc

虽然我国的半导体发展比较晚,但国内的CIS企业创始人几乎都有很强的技术背景。这些行业资深技术专家,有着丰富的从业经验,可以带领国产CIS开辟更多的专利和技术创新。Ru8esmc

比如思特威的创始团队,创始人徐辰博士深耕CIS领域二十余年,在美国工作期间就拿下了20多项美国专利,创立思特威后,又成功申请超过20项美国专利与50项中国专利。思特威的首席技术官莫要武博士曾亲手主持设计的近百款CMOS 图像传感器,若列一份CIS专家榜的话,这位元老级人物至少能位于前十,其首席运营官马伟剑是国产射频龙头卓胜微的联合创始人。Ru8esmc

另一家企业格科微,其创始人赵立新董事长在创业之前,就先后在新加坡特许半导体公司、美国ESS公司、UT斯达康从事传感器相关工作。Ru8esmc

群雄逐鹿堆栈式

CIS发展至今,从前照式FSI到后来的背照式BSI,再到如今的堆栈式Stacked,每一代技术革新都会带来全新的体验,同样新技术的应用也会面临许多挑战。比如相对于前照式和背照式而言,堆栈式结构虽然能够缩小芯片体积,有效抑制电路噪声从而获得更优质的感光效果,但缺点也是有的,对于制作工艺有更高的要求,成本也会进一步提升。Ru8esmc

晶方科技副总裁刘宏钧表示,“从目前的的技术来看,堆栈式是主流方向,但由于当前成本较高,而且需要FAB厂的工艺支持,所以主要还是面向高端市场为主。”Ru8esmc

2012年8月,索尼发布了IMX135、IMX134和ISX014三款图像传感器,这是全球第一批正式商用的堆栈式图像传感器。Ru8esmc

这几款芯片在当时,不仅感光能力强,同时还支持硬件级HDR,在拍摄大光比场景的照片时更具优势。此后,索尼第二代堆栈式CMOS IMX214的推出被各大手机厂商采用,代表机型包括小米4、华为P7、OPPO Find7等,IMX214的出现奠定了索尼在手机CMOS市场的霸主地位。Ru8esmc

除了索尼之外,豪威在堆栈式方面也在加速布局。其2018年提出了一项专利,该专利的核心是提供一种堆叠式CMOS图像传感器及制作方法,减小了逻辑晶圆和像素晶圆金属层互连孔的横向尺寸,同时简化了堆叠式CMOS图像传感器的制作工艺。Ru8esmc

豪威之外,思特威也在布局堆栈式CIS,翻阅思特威的财报,其堆栈式在售产品有2款,在研项目6项,专利数量10项。2019年堆栈式的营收占比仅有3.25%,2021年第一季度这一数字增至9.53%,增势迅猛。Ru8esmc

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总结

智能手机的爆发,索尼抓住了机会,通过打入苹果供应链,一举成为CIS领域的最强王者;多摄时代的开启,豪威和格科微抓住了机会,市占率稳步提升;安防市场的风起云涌,让思特威抓住了机会,从无到有,从有到第一,仅用了短短几年时间;新能源汽车的风暴已经到来,这一次国产CIS企业能否再次抓住机会呢?Ru8esmc

在沟通期间,不止一家企业告诉全球半导体观察,随着国产化浪潮的推进,越来越多的车厂开始主动接纳国产半导体企业,甚至主动寻求合作。这对于国产芯,国产CIS行业来说,无疑是一个好消息,也是对为国产芯崛起而奋斗的从业者最好的反馈。Ru8esmc

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