CMOS图像传感器应用领域
来源:贤集网 | 作者:贤集网 | 发布时间: 2023-05-16 | 611 次浏览 | 分享到:

一、智能手机领域

智能手机是CMOS图像传感器最主要的应用领域,智能手机出货量的增长也极大推动了CMOS图像传感器市场的快速增长。2019年全球智能手机摄像头传感器出货量约47亿颗,同比增长约15%。根据Counterpoint Research的分析及预测,尽管在新冠疫情的影响下,全球智能手机出货量受到一定影响,但因为多摄镜头组的不可逆转趋势以及3D感应系统,CMOS图像传感器的在2020年将继续保持增长。自夏普公司于2000年发布全球第一台具有拍照功能的手机起,经过十余年的习惯培养,手机已基本取代普通数码相机,成为人们日常生活中最主要的影像记录工具,消费者对手机摄像头性能提出了更高的要求;

另一方面,全球智能手机市场竞争愈发激烈、市场集中度不断提高。在消费需求和竞争压力双重因素作用下,摄像迅速成为智能手机核心功能,各大手机厂商均把拍摄性能作为产品的关键竞争指标。手机摄像头的演变也日新月异,从单个后置摄像头逐渐升级为后置双摄、前后双摄乃至3D感应模组、后置三摄、四摄、五摄等,CMOS图像传感器的出货量逐年大幅提升。

随着智能手机迅速更新换代,手机摄像头的性能与功能不断升级与创新,手机搭载摄像头数量逐年提升,根据中国信通院统计,2018年全国在售手机中后置双摄占比已达到64%,95%的手机后置摄像头最大像素超过1,200万像素。

根据Yole Development的研究报告,2018年,每台智能手机平均摄像头数量为2.5个,而2019年上升至2.8个。根据Counterpoint的统计,2020第一季度交付的每部智能手机则平均配备了3.5个以上的图像传感器。

2019年,手机搭配三摄已成为市场主流,四摄五摄机型已经逐步推出。据Counterpoint最新报告显示,2019年三摄手机渗透率为15%,2020年将上升至35%,2022年预计将达到50%,市场中一半的手机将配备后置三摄。而从市场上主要智能手机厂商三摄手机出货量占比来看,根据Sigmaintell的统计数据,华为、苹果(Apple)、三星(Samsung)等知名智能手机厂商都逐渐将手机方案由双摄向三摄进行转变,其中2018年华为手机三摄机型占其整体出货量的7%,而2019年则上升至31%。

未来在市场主流品牌智能手机生产厂商的带动下,智能手机多摄像头趋势将进一步带动CMOS图像传感器市场的增长。市场主要手机品牌三摄普及率情况如下:

2020年第一季度,四摄手机在各大手机品牌厂商的占比逐渐提升,其中Realme四摄手机占其出货量的66.1%、OPPO四摄手机占其出货量的57.7%、小米四摄手机占其出货量的45.8%,华为和三星分别为28.0%和20.4%。

未来手机摄像头将会朝着小型化、专业化和智能化方向这三个方向发展,其中,小型化一直是手机摄像头追逐的目标,而全面屏手机留给摄像头的空间更小,进一步提升了摄像头小型化的需求。据旭日大数据统计,2018年单全面屏前置摄像头对小型化的需求就接近5亿颗,未来后置小型化需求也会逐渐释放,小型化需求将进一步提升。

由于智能手机摄像头尺寸较小,单个CMOS图像传感器通光性能有限,为了实现更好的拍摄效果,将原先集成在一个摄像头上的各种功能,分解为多个单一功能摄像头(广角、长焦、虚化、视频、3D互交等功能)。同时手机摄像头个数增多,逐步推动了“广角”、“长焦”、“微距”和“虚化”等3D成像质量的提升,同时促进双摄或多摄视觉解决方案市场规模稳步增长。

2020年6月,华为推出的P40 Pro+,摄像头达到了7个(前摄2个+后摄5个),摄像头从单一的拍摄功能也加入了广角、超广角、3D感知、景深、潜望等功能。根据Sigmaintell的统计,得益于华为、三星、苹果、小米、OPPO、VIVO等手机方案中对摄像头数量的增加,以及对摄像头定制化(TOF、景深、潜望等)和高像素需求的上升,手机摄像头传感器销售额也逐年上升。

二、汽车领域

除手机领域以外,用于汽车的CMOS图像传感器发展十分迅速。根据Yole Development及IC insights统计数据,2016-2018年全球车载CMOS图像传感器市场规模分别为5.4亿美元、6.6亿美元和8.7亿美元,占比从4.66%提升至6.13%。预计2023年将上升至32亿美元,年复合增长率29.7%,汽车市场也将成为仅次于手机的第二大CMOS图像传感器应用领域。

据旭日大数据的数据显示,2019年全球车载摄像头的出货量约为2.5亿颗,预估2020年将达到3.2亿颗,2021年将达到4亿颗。

车载摄像头主要包括内视摄像头、后视摄像头、前视摄像头、侧视摄像头、环视摄像头等,主要应用于360全景影像、前向后碰撞预警、车道偏移报警和行人检测等ADAS中。目前,后视摄像头是CIS汽车领域的主要应用,总体呈稳定增长趋势,2016年全球销量为5,100万台,2018年为6,000万台,2019年达到6,500万台,增长较为迅速。根据Yole Development的预计,到2024年平均每台汽车拥有3颗摄像头。

近年来,随着车联网、智能汽车、自动驾驶等应用的逐步普及,汽车上摄像头的数量迅速增加,应用领域从传统的倒车雷达影像、前置行车记录仪慢慢延伸到电子后视镜、360度全景成像、线路检测、障碍物检测、防撞和自动驾驶等。在未来,随着汽车驾驶智能化的发展,消费者对于行车安全的提高及ADAS技术的不断成熟,车载CMOS图像传感器市场规模或将高速成长。

三、安防监控领域

根据Yole Development的数据显示,从2012年以来,CMOS图像传感器在安防领域逐渐完成对CCD的替代,2015年安防领域CMOS图像传感器市场规模超过CCD,并在后续年度呈逐年上升趋势。

2016年,安防领域的CMOS图像传感器市场用量约为1亿颗,预计到2022年将增长至3.2亿颗。根据IC Insights的数据,2018年CMOS图像传感器在安防领域的市场规模为8.2亿美元,预计2023年将上升至20亿美元,年复合增长率19.5%。

根据IHS的数据,2006年全球监控摄像头出货量不到1,000万部,到2016年已经超过1亿部,未来将持续上升。中国是全球最大的视频监控市场,2018年中国市场占全球专业视频监控设备投入的比例约为46%。未来随着物联网的普及以及监控摄像机的不断发展,物联网的出现使得监控摄像机不仅局限于机场、火车站、银行和办公楼等企业应用,而是成为了零售、智慧城市和智能家居的重要组成部分,以用于收集和分析大数据,安防领域的需求将持续上涨,对CMOS图像传感器的需求也将同步提升。

四、医疗、科研及工业智能领域

传统医疗、科研及工业智能领域主要使用CCD图像传感器。随着技术的进步,现今医疗和科研领域则在谋求使用成本更低效果更好的CMOS图像传感器来替代大部分老旧产品。根据Yole Development的统计和预测,机器视觉摄像头的市场容量将从2017年的20亿美元增加至2023年的40亿美元。

随着CMOS图像传感器下游应用领域的扩展,不同应用领域对CMOS图像传感器的性能要求差异化明显。CMOS图像传感器的技术导向已逐渐从单一手机领域的同质化技术竞赛,向多应用市场的技术适应性和可实现性过渡,例如:汽车领域需要高可靠性和高灵敏度、监控领域需要无光环境清晰度、医疗领域需要小型化和低功耗、工业控制领域需要动态高速传感器、物联网大范围应用需要低成本。
行业技术发展趋势及技术保障

背照式BSI技术和堆叠BSI技术的广泛应用已成为CMOS图像传感器领域的新常态,而多层堆叠(multi-stack)和混合堆叠(hydird-stack)等新技术的应用,使相位对焦(PDAF)、超级慢动作摄像等功能得到实现。
此外,嵌入式3D交互技术也是CMOS图像传感器技术的主要发展方向之一。随着车载应用、手机应用市场的进一步扩大,以及VR技术的成熟,该技术将成为未来CMOS图像传感器领域关键核心技术指标之一。


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