硬件设计基础：CMOS图像传感器

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)利用一对PMOS和NMOS完成逻辑功能设计，结构图如下：

APS(Active Pixel Sensor)是最新的CMOS图像传感器的像素结构设计，下图为3T-APS的结构电路：

APS的工作过程：

3. CMOS图像传感器结构

这里以MT9V011为例说明其结构，MT9V011为30万像素，最高30帧，感光阵列面积为1/3“。

APS Array和Analog Processing为模拟电路部分，其中感光阵列排序为GRBG；

Control Register和Timing and Control为数字逻辑部分，其中Serial IO为I2C接口，Data Out为并行DVP视频信号接口。

4. CMOS应用电路

根据原理图设计摄像头模块，如下图：

CMOS图像传感器行业研究报告：未来摄像技术的核心

（报告出品方/作者：红塔证券，肖立戎）

1.摄像头的核心芯片——CMOS 图像传感器

CMOS 图像传感器（CIS）是将光子转换为电子进行数字处理，把图像信 号转换为数字信号的芯片，主要用于在数码相机、数码闭路电视摄像机和数 码摄像机中的创建图像，是数码摄像头的关键部件。由于摄像头的功能包括 拍照、摄像、图像识别、身份验证等，数码产品对 CMOS 图像传感器性能的 要求也越来越高。通常 CMOS 图像传感器主要由四个组件构成：微透镜、彩 色滤光片（CF）、光电二极管（PD）、像素设计。

CMOS 图像传感器拥有较好的信号转换能力，可以将直接在像素内将电 荷转化为电压，在性能上超过了传统的 CCD 传感器，当前，主流的摄像头都 使用 CMOS 传感器进行信号转换，CMOS 传感器也被广泛应用于智能手机、 数码相机、自动驾驶、安防、IOT 等领域。

2.市场稳定增长，行业垄断程度较高

随着智能手机摄像头的升级，以及汽车市场的高速增长，全球 CMOS 图 像传感器市场规模持续走高。2021 年全市 CMOS 图像传感器销售额为 213 亿 美元，同比增长 2.89%。2021 年受疫情影响，加上手机市场低迷，CMOS 图 像传感器需求增速放缓，不过随着 2022 年下半年消费市场复苏，相应电子需 求恢复，CMOS 图像传感器市场增速将会恢复到 8%左右，预计 2025 年全球 CMOS 图像传感器市场规模为 290 亿美元。

从下游应用领域来看，目前 CMOS 图像传感器最大市场为手机摄像头， 2021 年 CMOS 图像传感器手机市场占比达到 75.9%，这主要得益于近几年手 机摄像往高分辨率、多摄像头发展，现在高端机的摄像头在 3-5 个之间，对 于 CMOS 的需求较大。从市场增速来看，汽车市场增长最快，2021 年汽车 CMOS 市场率已经达到 11.7%，随着电动车渗透率的上升，以及智能驾驶的 发展，单车 CMOS 传感器的使用量也在大幅增长，预计未来五年内车用摄像 头将是 CMOS 市场增长的主要动力。

CMOS 图像传感器在国内还处于高速发展的阶段，2021 年国内 CMOS 图 像传感器销售额为 295.4 亿元，同比增长 19%，增速明显快于全球，预计到 2024 年国内 CMOS 图像传感器市场规模将达到 516.5 亿元，符合增长率为 20%。

从生产模式来看，CMOS 图像传感器企业主要分两种，专注于 CMOS 芯 片设计的 Fabless 企业，比如索尼、韦尔股份（豪威科技）、思特威等。还有 从设计制造者到封装测试全产业链都做的 IDM 企业，比如三星。当前 CMOS 芯片对于制程的要求并不是很高，芯片的主要技术壁垒在芯片设计一环，因 此主要的 CMOS 企业多以设计为主。

从竞争格局来看，CMOS 图像传感器市场属于垄断程度较高的市场， 2021 年前三大 CMOS 传感器企业占有 75%的市场。索尼在行业中处于龙头 地位，目前市占率约为 39%左右。其次是三星（23%）、韦尔股份（13%）。索 尼的图像传感器主要应用在手机、相机、摄像等，三星的产品主要应用于自 己的手机端，韦尔股份的图像传感器则侧重于安防和汽车。

3.高清化、智能化产品升级带动图像传感器需求

3.1.最大的应用领域——智能手机

手机摄像头的制造成本主要由CMOS图像传感器、模组封装、光学镜头、 音圈马达、红外滤光片等部分组成、其中 CMOS 图像传感器是摄像头组成的 核心，也是最关键的技术，占据手机摄像头成本的约 52%。

2021 年全球智能手机 CMOS 图像传感器市场规模为 151 亿美元，同比 增长 3%。从市场增长来看，手机市场增速逐渐放缓，2021 年增速为近五年 来最低。受下游手机市场低迷的影响，CMOS 图像传感器需求增速减少，预 计至 2025 年，智能手机领域的 CMOS 图像传感器销售额为 169 亿美元，复 合增长率在 3%左右。

手机销量方面，全球智能手机市场已进入存量时代，近几年增量有限， 2021 年全球手机出货量为 13.55 亿部，同比增长 4.8%。2020 年受疫情影响， 全球手机出货量明显下滑，2021 随着市场复苏，销量有所增长，但是依然没 有回到疫情前水平。目前市场上主要品牌智能手机缺乏创新，5G 手机更换潮 也已基本完成，消费者换新机动力较弱，预计近两年手机出货量增量较小。 2022 年上半年，中国手机出货量为 1.34 亿部，同比下降 16.9%，手机市场持 续低迷将影响 CMOS 图像传感器的需求。

目前，手机 CMOS 图像传感器的增长主要来源于多摄像头及高画质需求 的拉动。2021 年全球平均每部手机摄像头的数量平均约为 4.1 个，是 2017 年 的两倍。为提高智能手机的摄像能力，手机厂商不断增添不同功能的摄像头， 以提升用户的拍摄体验，3-4 个摄像头数量成为目前智能手机行业主流。不过 随着手机拍照功能的提高，摄像头升级带来的边际效益递减，预计未来手机 厂商将更多的从其他地方提升手机性能，因此单个手机的摄像头需求也将固 定。

竞争格局方面，手机 CMOS 传感器依然是垄断程度较高的市场，2021 年 索尼占比为 45%，三星占比 26%，韦尔股份（豪威科技）占比 11%，前三的 企业占比达到 83%。

索尼进入 CMOS 图像传感器领域较早，在手机 CMOS 图像传感器领域 技术相对成熟，其产品广泛应用于苹果、华为、小米等主要手机厂商，目前 在高端图像显示领域技术实力较强。三星 CMOS 图像传感器产品类型相对齐 全，覆盖高端和中低端市场，产品性价比较高。相比之下，国内厂商则多集 中于中低端市场，客户也主要以本土手机厂商为主。

近几年手机 CMOS 传感器需求增长主要来源于多摄像头的发展，但是经 过 5 年的发展，多摄像头带来的拍摄效果增长已趋近极限，单纯的通过叠加 摄像头来提升拍照功能已变得十分困难，未来摄像头的发展会往高端方向走。 虽然手机市场增量有限，但是由于智能手机市场体量较大，未来依然将 是 CMOS 图像传感器最大市场。竞争格局方面，手机 CMOS 图像传感器长 期被三大厂商占有，由于 CMOS 图像传感器芯片设计技术壁垒较高，大厂有 较多的技术积累，其他中小厂商很难与头部厂商竞争，索尼将依然是高端摄 像头传感器的生产厂商，三星则与自己的手机产品深度绑定，韦尔股份凭借 子公司豪威科技的技术优势，在国内将开拓出更多的市场。

3.2.快速成长的应用市场——智能驾驶

在汽车电子领域， 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），单车平均搭载 CMOS 图像传感器数量也在显著增加。

主流的车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前置摄像头、侧 视摄像头、环视摄像头等。根据车辆配置和智能化的程度，所配备的摄像头 的数量有区别，综合来看，智能驾驶要达到 L3 及以上的车辆摄像头数量将达 到 10-20 个左右。

汽车市场是 CMOS 图像传感器增长最快的市场，也是厂商争相布局发展 的市场。2021 年，汽车电子领域 CMOS 图像传感器的销售额为 19.1 亿美元， 同比增长 11.6%。随着汽车智能辅助驾驶的发展，车载 CMOS 图像传感器用 量将会大幅增长，预计到 2025 年全球汽车 CMOS 图像传感器市场规模将达 到 32.75 亿美元，复合增长率将达到 14.3%。

我国智能汽车市场发展迅速，当前智能汽车约为 1000 万辆，渗透率为 50%，预计到 2025 年我国智能汽车数量将达到 2800 万辆，渗透率约达 80%。 智能汽车领域的快速发展，将带来 ADAS 的升级与渗透率不断提高，加速单 车平均摄像头用量增涨，根据 Yole developpement 数据，2020 年单车平均搭 载摄像头数量约为 2.2 颗，预计到 2028 年将达到 7.0 颗。此外，由于 ADAS 功能升级，对车载摄像头像素以及 HDR、LED 闪烁抑制等功能提出更高要 求，技术要求的提高也进一步带动了车载 CMOS 图像传感器单价提升。

目前，车载 CMOS 图像传感器用量增长的主要动力来自于自动驾驶辅助 系统，汽车辅助驾驶功能的升级，车辆需要的位置定位精确度增加，单车平 均搭载 CMOS 图像传感器数量增加明显。L1/L2 级别自动驾驶的 CMOS 图像 传感器数目为 6 个，而 L3、L4、L5 可分别达 13/29/32 个。当前，汽车生产商多把智能驾驶辅助作为主要发展方向，因此 L3、L4、L5 的渗透率也在逐 步提升，预计到 2030 年，L3 级别以上自动驾驶渗透率将达将达 30%。

就目前全球车载 CMOS 图像传感器竞争格局情况而言，安森美占据高端 像素市场，是全球车载市场的龙头企业，2021 年市场份额占比达 45%，韦尔 股份占比 29%，排名第二。从竞争格局变化趋势来看，2021 年汽车 CMOS 图 像传感器芯片缺货涨价，安森美代工厂因疫情及产品产能不足，韦尔股份等 国内厂商积极在汽车领域布局，市占率有所增加。

随着安森美收购的赛普拉斯 CMOS 图像传感器业务部门、图像传感器设 备制造商 TRUESENSE、汽车专用 CMOS 图像传感器提供商 Aptina Imaging 并形成生产力，安森美近年车载CMOS 图像传感器营收规模持续扩大，目前全球车用 CMOS 图像传感器市场已形成安森美、韦尔股份（豪威科技）、索 尼三家企业共同主导的竞争格局。 不过，从 2021 年起，全球车用 CMOS 图像传感器市场出现了新变动因 素。此前，安森美在晶圆上主要依赖 LFoundry，封测主要由胜丽供应，但 LFoundry 被中芯国际于 2019 年出售给锡产微芯后，后者目前转做 IGBT 等 功率器件；另一供应商胜丽被国巨收购后，已将 BGA 产能用来生产 800 万 像素的 CMOS 图像传感器，放弃 100 万-200 万像素低端产品，安森美面临与 索尼、豪威科技争夺胜丽 BGA 产能的局面。同时，台积电未能给予安森美足 够产能，导致安森美近年产能紧张。

索尼在 CMOS 图像传感器技术领域技术优势明显，其背照式 CMOS 图 像传感器和 3D 堆叠式 CIS 两次引领 CMOS 图像传感器技术变革，同时公司 拥有足够的产能。随着索尼开始重视并布局车载 CMOS 图像传感器市场，其 手机领域的优势也将在汽车领域凸显出来，市占率随之快速提升，有望成为 车用 CMOS 图像传感器领域的新领航员。 韦尔股份凭借技术优势以及在汽车领域的较早布局，其市场包括欧洲、 中国、美国等，凭借其本地化优势、技术升级，产品被应用于特斯拉、比亚 迪、吉利、大众、丰田、本田、宝马、奔驰等汽车厂商，韦尔股份（豪威科 2021 年豪威科技车载 CMOS 图像传感器实现营业收入约 23 亿元，较 2020 年 增长约 85%。

除了韦尔股份，国内有众多企业在车规级 CMOS 图像传感器市场均有布 局，包括思特威、格科微、思比科、比亚迪半导体等，由于车规级电子产品 的验证周期较长，较早进入市场可获得更多的市场份额，加上车载市场还处 于发展初期，国内厂商与国外厂商技术差距较小，因此国内企业有更大的发 展空间。

3.3.稳定增长的市场——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。 从技术角度看，闭路电视监控系统过去经历了录像带录像机（VCR）和 数字视频录像机（DVR）等时代，最终迈入到如今的网络视频录像机（NVR） 阶段。在此过程中，视频监控系统的复杂度逐步提高，对 CMOS 图像传感器 性能的要求也在不断升级，对于 CMOS 图像传感器在低照度光线环境成像、 HDR、高清/超高清成像、智能识别等成像性能方面提出了更高的要求。

2021 年，全球安防监控领域 CMOS 图像传感器市场规模为 10.8 亿美元， 同比增长 24%。随着未来安防监控行业整体市场规模的不断扩大，预计 2025 年市场规模将达到 20.1 亿美元。

从竞争格局来看，在安防领域，韦尔股份其下的子公司豪威科技为安防 领域的龙头，2020 年其市占率为 32.5%，由于豪威科技原先市场就是以安防 为主，因此韦尔股份在该领域具有一定的技术优势。近几年国内安防市场需 求增长明显，本土企业发展较快。

近年来随着安防行业与人工智能、大数据、云计算等技术深度融合，安 防行业应用领域进一步拓宽，产业链分工进一步细化。中国安防行业 2020 年 总产值的 8510 亿元，安防工程为 5100 亿元，安防产品为 2600 亿元，运维和 服务市场为 810 亿元。未来随着安防产业基础设施的进一步落地，安防监控 领域 CMOS 图像传感器市场规模将持续增长。

3.4.汽车应用或成行业未来主要增长市场

从CMOS图像传感器最主要的应用领域手机、汽车、安防市场变化来看， 手机市场依然是最大的应用市场，有近 76%的 CMOS 图像传感器产品被用于 手机。但是 2021 年以后手机市场较为低迷，5G 手机更换需求已接近饱和， 加上新手机功能创新较少，使得消费者换机动力较弱，2022 年上半年国内智 能机市场出货量约 1.4 亿台，同比下降 14.4%，因为市场需求不足，主要手机 厂商都出现了砍单计划，手机市场需求不足将会影响到手机 CMOS 图像传感 器的订单，预计 2022 年-2025 年手机 CMOS 图像传感器的需求保持 3%左右 的增长，到 2025 年手机 CMOS 图像传感器市场约为 169 亿美元。 相比手机，汽车和安防的需求增长较快，在车载领域，随着汽车电子化 程度的提高，加上自动驾驶技术的发展，对 CMOS 图像传感器的需求也大幅 增长。2022 年在国家出台的各项举措激励下，汽车市场消费信心将明显恢复， 汽车市场在未来也将保持一个较高的增速，预计 2022 年-2025 年汽车 CMOS图像传感器增速将达到 15%，到 2025 年汽车 CMOS 图像传感器约为 31 亿美 元。 安防 CMOS 图像传感器市场近两年也保持一个较高的增速，主要因为包 括中国在内的多个国家对于城市道路的监控摄像安装需求。2022 年以后随着 城市安防摄像安装逐步完成，安防 CMOS 图像传感器的增速会逐步下降，未 来安防 CCMOS 图像传感器需求主要在更换和系统升级等，预计 2022 年-2025 年安防 CMOS 图像传感器市场增速在 12%左右，到 2025 年全球安防 CMOS 图像传感器市场规模约为 20.1 亿美元。

4.国外企业长期占有高端市场，国内企业在新兴市场快速发展

4.1.国外企业

4.1.1.索尼——拥有最顶尖的图像传感器技术

索尼成立于 1946 年，主要从事用于消费、专业和工业市场以及游戏机 和软件的各种电子设备、仪器和设备的开发、设计、制造和销售，旗下的 CMOS 图像传感器业务部门是索尼盈利的业绩支柱之一。凭借横跨消费电子、 安防、工业等领域完善的产品线，索尼多年来位居市场第一，并在高端 CMOS 图像传感器市场保持较为显著的技术优势。2021 年索尼营业收入为 812.2 亿 美元，净利润为 72.2 亿美元。

发展 CMOS 图像传感器业务以来，索尼相继开发出背照式 CMOS 图像 传感器，推出 2 层/3 层堆叠技术，从数码相机市场切入手机传感器市场，抢 占市场份额。索尼将 CCD 推向世界后，一直在不断创新图像传感器。索尼公 司正在推动小型高性能图像传感器的进一步发展：高灵敏度背光 CMOS 图像 传感器和堆叠式 CMOS 图像传感器。索尼的图像传感器有助于提高全球数码 相机的吸引力。当前，索尼图像传感器应用在相机，移动终端，自动驾驶， 安防，工业领域等多个领域。 2021 年索尼 CMOS 图像传感器收入为 82 亿美元，与上年持平，近三年 索尼传感器业务一直保持行业龙头的地位，但是市占率近几年几乎没有增长， 其订单长期依赖下游几个固定的客户，在定制类产品方面，公司业务发展缓 慢。

索尼 2021 年的 7 大业务模块中，CMOS 是唯一出现收入和利润都下滑 的事业部，预计直到 2022 财年结束前，公司传感器业务的盈利能力都不会恢 复，因为索尼的业务增长主要来自于苹果、华为等手机巨头，但是在华为被 限制以后，索尼一直无法找到可以替代的客户。近几年索尼在图像传感器的 市占率一直在缓慢下滑，主要原因是来自于三星，豪威科技、SK 海力士的竞 争加剧。 虽然业绩和市场份额都在下滑，但是不可否认的是，索尼不管是在技术 上始终处于引导地位，目前传感器智能化成为趋势， 2020 年 5 月，索尼宣 布公司已研制出两款具备 AI 处理功能的图像传感器 IMX500 和 IMX501。新 款传感器可以在实现高速 AI 处理的同时只提取必要数据，并可根据用户的 需求选择不同的 AI 模型。索尼新款图像传感器拓宽了 AI 摄像头的研发空间， 并将有望广泛应用于零售和工业设备行业。

4.1.2.三星——依靠自有应用市场发展 CMOS图像传感器 技术

三星电子成立于 1969 年 1 月，是一家主要从事电子产品的生产和销售 业务的韩国公司，下设消费电子、信息技术与移动通信、器件解决方案三个 部门，其 CMOS 图像传感器主要应用于消费电子、安防等领域，并凭借自有 品牌智能手机、平板电脑和其他消费电子设备的市场知名度，占据了较高的 市场地位。2021 年，三星电子营业收入为 2350.6 亿美元，净利润为 329.9 亿 美元。

三星 CMOS 图像传感器业务重点发展的是超小尺寸像素产品，公司的大 部分 CMOS 图像传感器被用于三星自产的手机等电子产品。2021 年三星 CMOS 图像传感器业务收入为 48.36 亿美元，同比增长 4.2%，公司的 CMOS 业务处于稳定增长中。当前三星正进一步扩充 CMOS 产能来争夺市场，三星原本计划 2021 年新增内存产能 4 万片晶圆/月，现在决定将产能投资减少到 3 万片晶圆/月，这部分产能将转向 CMOS 传感器芯片中。

2020 年 9 月 15 日， 三星电子宣布扩充基于 0.7um 级像素工艺的移动设 备图像传感器产品线，正式将市场扩大到超小尺寸像素产品。基于 0.7um 级 像素工艺加工而成的 1.08 亿像素传感器，与使用 0.8um 级像素工艺的传感器 相比，最多可以减少 15%的体积。图像传感器体积缩小，摄像头模组的高度 最多可以减少 10%，从而在一定程度上解决摄像头凸起的问题，为全球移动 设备制造商设计产品时提供更多的自由。三星电子目前拥有基于 0.7um 级像 素工艺的 ISOCELL HM2、GW3、JD1 等产品，已全部实现量产，另有 GM5 可提供样品。

4.2.国内企业

4.2.1.韦尔股份——收购豪微科技进军中高端传感器市场

韦尔股份的 CMOS 传感器业务主要来自其收购的豪威科技，豪威科技 有限公司于 1995 年成立于美国硅谷，是一家领先的数字图像处理方案提供 商，其 CameraChip 和 AmeraCubeChip 系列 CMOS 图像传感芯片广泛应用于 消费级和工业级应用，在医疗影像市场、物联网市场和特种应用市场等诸多 新兴领域也表现出快速发展的态势。豪威科技曾于纳斯达克证券交易所上市， 后于 2016 年被中国财团收购并完成私有化，并于 2019 年 7 月由韦尔股份收 购，借助于韦尔股份原有的分销业务，豪威科技 CMOS 产品实现快速增长。 公司致力于提供传感器解决方案、模拟解决方案和触屏与显示解决方案， 助力客户在手机、安防、汽车电子、可穿戴设备、IoT、通信、计算机、消费 电子、工业、医疗等领域解决技术挑战，满足日与俱增的人工智能与绿色能 源需求。2021 年韦尔股份营业收入为 241 亿元，净利润为 45.5 亿元。

豪威科技产品主要应用于安防，公司长期以来是安防领域 CMOS 图像传 感器的龙头企业，随着汽车市场的兴起，公司业务也布局到汽车领域，公司 是最早做车用 CMOS 图像传感器的企业之一，目前与众多国内外车企建立了 合作关系，产品覆盖从 VGA 到 800 万像素区间，能满足产品应用领域从传 统的倒车雷达影像、行车记录仪扩展到电子后视镜、360 度全景成像、高级驾 驶辅助系统（ADAS）、驾驶员监控（DMS）等领域。2021 年公司 CMOS 图 像传感器业务收入为 27.34 亿美元，同比增长 13.4%，借助于半导体国产替代 需求的增长，近几年公司在国内的市占率在逐步提高。

韦尔股份汽车 CMOS 图像传感器产品覆盖从 VGA 到 800 万像素区间， 解决方案已经涵盖 ADAS、驾驶室内部监控、电子后视镜、仪表盘摄像头、 后视和全景影像等，已成长为全球核心的车载 CMOS 图像传感器供应商。公 司与国内外重大车企厂商均有合作，由于图像传感器在车载领域的渗透率、 装车率以及像素等的综合提升，公司充分利用了因此带来的量价齐升的机遇， 实现了销售规模和市场份额的大幅提升，并充分受益于 CMOS 图像传感器行 业成长的红利。在车载领域，公司研发的 HALE（HDR 和 LFM 引擎）组合 算法，能够同时提供出色的 HDR 和 LFM 能，而其 DeepWell™ 双转换增益 技术可以显著减少运动伪影。通过与国际领先的汽车视觉技术公司开展方案 合作，公司为后视摄像头（RVC）、环景显示系统（SVS）和电子后视镜提供 了更高性价比的高质量图像解决方案。其采用的 OmniPixel®3-GS 像素技术 及 RGB-IR 全局快门技术研发的图像传感器，专门为车内应用设计，并在调 制传递功能、近红外量子效率和功耗之间取得了平衡，让精确完整的车内传 感解决方案成为可能。

4.2.2.格科微——通过自研技术发展本土图像传感器应用

格科微电子有限公司创立于 2003 年，是中国领先的 CMOS 图像传感器 芯片、DDI 显示芯片设计公司，公司产品广泛应用于手机、智能穿戴、移动 支付、平板、笔记本、摄像机以及汽车电子等产品领域。公司在全球范围内 积累了丰富的终端客户资源，并与舜宇光学、欧菲光、丘钛科技、立景、盛 泰光学、江西合力泰、联创电子、MCNEX、湖北三赢兴、中光电、同兴达、 中显智能、华星光电等多家行业领先的摄像头及显示模组厂商形成了长期稳 定的合作关系，其产品广泛应用于三星、小米、OPPO、vivo、传音、诺基亚、 联想、HP、TCL、小天才等多家主流终端品牌产品。2021 年公司营业收入为 70 亿元，净利润为 12.6 亿元。

格科微 CMOS 图像传感器产品像素规格覆盖 QVGA（8 万像素）至 1600 万像素，形成了较为完整的产品体系。在高像素 CMOS 图像传感器产品中， 公司采用了更为先进的背照式结构（BSI）。2021 年公司 CMOS 图像传感器 收为 59.37 亿元，同比增长 1%。同年，公司实现 19.0 亿颗 CMOS 图像传感 器出货，占据了全球 26.8%的市场份额，位居行业第一；但由于公司产品多 为中低端 CMOS 图像传感器，产品价格要低于索尼、三星等行业龙头，以销 售额口径统计，公司 CMOS 图像传感器销售收入 9 亿美元，全球排名第四。

2022 年 8 月，格科微正式发布全球首款单芯片 3200 万像素 CMOS 图像 传感器——GC32E1。该产品采用格科微最新 FPPI 专利技术的 GalaxyCell™ 0.7um 工艺，配合 4Cell Bayer 架构可实现等效 1.4um 像素性能，同时支持 sHDR 视频录像，为高端智能手机前摄需求提供成熟的高像素解决方案。近 20 年来，格科微专注于高性能图像传感器的设计研发，在像素的结构设计和 制造工艺、系统架构以及电路设计方面均有大量创新设计和发明专利。

4.2.3.思特威——以安防市场为切入点多方向发展图像传 感器技术

江苏思特威电子科技有限公司成立于 2011 年 8 月，从事 CMOS 图像 传感器的研发和销售，以安防应用作为市场切入点，以更高感光度、更高信 噪比、更高灵敏度、更优异低光照性能作为核心需求，在人工智能、 智能感 知和机器视觉等领域进行了布局。 公司产品已应用在大华股份、大疆创新、宇视科技、普联技术、天地伟 业、网易有道、科沃斯等品牌的终端产品中。以 2020 年出货量口径计算，公 司的产品在安防 CMOS 图像传感器领域位列全球第一，在新兴机器视觉领域全局快门 CMOS 图像传感器中亦取得行业领先的地位。公司采用 Fabless 的 经营模式，专注于产品的研发、设计和销售环节，在供应链方面与台积电、 三星电子、合肥晶合、东部高科等晶圆厂以及晶方科技、华天科技等封装厂 建立了稳定的合作关系，保障了公司高速发展对产能持续增长的需求。2021 年公司营业收入为 26.9 亿元，净利润为 4 亿元。

公司产品在安防监控、机器视觉、汽车电子、智能手机等 CMOS 图像传 感器主流应用领域实现广泛布局，基本覆盖各领域的低端、中端和高端产品， 尤其是在各下游领域的高端及超高端档次形成丰富的系列，产品定位对标索 尼等境外高端品牌。

思特威主要产品应用在安防领域，安防用 CMOS 图像传感器占所有传感 器的 72%。同时公司在重点布局机器视觉和汽车电子，在汽车电子领域，公 司已通过实现低端产品的销售进入市场，中高端产品主要处于研发、验证和 市场导入阶段，其中 2021 年一季度汽车电子领域中高端产品已实现销售。

4.3.国外企业技术、规模优势较大，本土企业正快速追 赶

CMOS 图像传感器行业垄断程度较高，2021 年前三家企业索尼、三星、 韦尔股份占比达 75%的市场份额，国内企业的销售额与国外企业差距较大， 索尼和三星在手机摄像头里应用占比较高，且拥有较强的技术优势，由于手 机市场占了 CMOS 应用的一般以上，因此索尼三星的龙头地位难以动摇，韦 尔股份在收购豪威科技后，凭借豪威科技原有的市场份额，目前市占率能排 到第三。格科微和思特威属于成长初期的企业，公司发展 CMOS 图像传感器 的时间较短，当前市占率较小，借助国内中低端市场的高增长，这两家企业 业务增长迅速。

从毛利率来看，国内企业韦尔股份的毛利率相对较高，在 33%左右，格 科微和思特威的毛利率比较接近，在 29%左右。韦尔股份及格科微的产品应 用以手机为主，而思特威的产品应用以安防监控及新兴机器视觉领域为主， 因此利润会有所差别。前两年由于消费电子市场需求旺盛，使得手机、安防 领域的 CMOS 图像传感器出现不同程度的涨价，国内企业毛利都有所上涨， 2022 年上半年手机、PC 等市场低迷，预计会影响到国内企业的利润率。

从研发费用来看，2021 年几家 CMOS 图像传感器企业的研发费用率相 当，在 7%-8%左右，2018-2019 年思特威的研发支出较多，主要由于前几年 公司处于发展初期，技术研发需求较大，2020-2021 年公司研发费用率与行业 平均水平相当。具体分公司来看，韦尔股份的研发费用支出略高于行业水平， 约为 8.7%，其他几家在 7.5%左右。

从产品类型来看，索尼、三星的 CMOS 图像传感器多集中于高端领域， 最新产品都超过 1 亿像素，这两家企业的主要市场在手机应用，索尼在 CMOS 图像传感器领域研发时间较长，拥有最好的图像转换技术，当前占有苹果、 华为、小米、OPPO、VIVO 等一线手机厂商的高端市场，三星则凭借自身三 星手机品牌的市占率，在手机领域拥有固定的客户。国内的 CMOS 图像传感 器企业产品主要集中在中低端市场，除韦尔股份外，其他企业的产品多在 2000 万像素以下，当前中低像素传感器主要应用于安防、汽车、物联网等市 场。

从全球 CMOS 图像传感器市场看，国外企业则占领高端市场，索尼、三 星在手机领域的地位难以撼动，但是由于手机市场早已进入存量市场，近几 年来手机销售增量有限，索尼、三星等厂商的手机业务也几乎没有增长，因 此未来手机市场贡献的增量有限。当前 CMOS 图像传感器需求增长最多的还 是汽车应用，主要厂商也在积极布局车规级 CMOS 芯片产品，在车载领域， 国内的企业发展较快，与国外技术差距较小，随着国内车载电子市场的增长， 国内企业市占率有望提升。

5.研究结论

CMOS 图像传感器芯片的主要作用是把图像信号转换为数字信号，是摄 像头的核心部件，随着摄像头对拍照、摄像、图像识别、身份验证等功能需 求的增加，CMOS 图像传感器增长迅速。2021 年全球 CMOS 图像传感器市 场规模为 213 亿美元，预计到 2025 年将达到 290 亿美元。

在行业竞争格局方面，2021 年前三大 CMOS 传感器企业索尼、三星、 韦尔股份市占率达到 75%，行业垄断程度较高，其他企业较难与之竞争，不 过索尼、三星的产品主要应用于手机领域，对于汽车、机器视觉等新领域布 局较少，国内厂商在其他新兴领域仍有很好的发展机会。 从下游应用来看，目前智能手机摄像头是 CMOS 图像传感器的主要应用 领域，但是 2021 年以来，由于智能手机缺乏功能创新，消费者换机意愿下降， 手机市场持续低迷，手机 CMOS 图像传感器需求增量有限，未来三年手机市 场复合增速为 3%，到 2025 年手机 CMOS 图像传感器市场约为 169 亿美元。 在车载领域，随着汽车电子化程度的提高，对 CMOS 图像传感器的需求也大 幅增长，未来车载市场将是传感器厂商重点发展的市场，预计未来三年，车 用 CMOS 图像传感器市场复合增长率为 15%，到 2025 年汽车 CMOS 图像传 感器约为 31 亿美元，目前布局车归级 CMOS 产品的国外企业有安森美、索 尼等，国内企业有韦尔股份、思特威、格科微、比亚迪半导体等。在安防领 域，2022 年以后随着城市安防摄像安装逐步完成，安防 CMOS 图像传感器的 增速会逐步下降，未来需求主要在安防设备更换和系统升级等，预计未来三 年安防 CMOS 图像传感器市场增速在 12%左右，到 2025 年市场规模将达到 20.1 亿美元。

从全球 CMOS 图像传感器市场看，手机 CMOS 图像传感器市场竞争格 局已基本稳定，国内厂商进入的空间较少；但是在车载领域，本土企业与国 外的技术差距较小，随着国内汽车电子市场的发展，较早布局车规级产品的 企业将会获得更多的市场空间。 国内企业韦尔股份、格科微、思特威等已开始在智能穿戴、移动支付、 汽车电子等新领域等布局，随着国内汽车市场的复苏，消费电子应用的升级， 以及芯片领域国产替代进程的加速，国内 CMOS 图像传感器企业有望实现快 速发展。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。系统发生错误

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