CMOS摄像模组产业调研报告版本课件.ppt
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1、CMOSCMOS摄像模组产业调研摄像模组产业调研18372821903822270500100015002000智能手机平板电脑笔记本电脑人机互换汽车安防光学摄像头主要被应用在消费电子(智能终端,平板电脑以及笔记本电脑等),人机互换(体感游戏设备,Leap Motion及智能电视等),安防设备以及中高端汽车等产品上。2016年摄像头在各主要应用领域出货量估算,百万个CMOS摄像头应用领域光学镜头Lens对焦马达VCM电路板FPC/PCB连接器Connector影像传感器CMOS Sensor红外截止滤光片IR Cut Filter电容/电阻/驱动IC贴片SMT打线组装Die Bond/Wire
2、 Bond测试TESTCMOS摄像头模组产业链CMOS相机模组产业链相当复杂,主要的环节包括影像传感器,光学镜头,音圈马达,红外截止滤光片,模组5个环节。如下参考每个环节所占有的市场规模2015年摄像头各产业环节占比影像传感器光学镜头音圈马达红外截止滤光片模组主要公司主要公司光学镜头大立光电,玉晶光电,亚洲光学,新巨科技,先进光电,KANTATSU,日立万胜,DIOSTECH,SEKONIX,高丽光学,FUJINON,光耀光电,和光光学,KMOT,DIGITAL OPTICS,OPTRONTEC马达SHICOH,HYSONIC,电产三协,韩国磁化电子,JAHW滤光片旭硝子,水晶光电,欧菲光,晶
3、极光电,Optrontec-KR,日本电波CMOS sensor索尼,OMNIVISION,APTINA,三星电子,东芝,格科微电子,思比科微电子PCBNippon mektron,Fujikura,丹邦科技,超声电子,天津普林组装三星机电,夏普,群光,VISTA POINT TECHNOLOGIES,富士康,LG INNOTEK,信利光电,比亚迪,光宝,致伸科技,SEMCO,PATRON,舜宇光学,丘钛微,凯尔,欧菲光,歌尔声学CMOS摄像头模组产业链复杂的产业链,即有众多的全球厂商参与到其中竞争中来。其中汇聚了美,韩,日,中国众多知名的企业,详细请参考如下表格。CMOS影像传感器产业分布影
4、像传感器有两种:CMOS&CCD,CCD技术主要是被日系厂商掌握;CMOS则由美,韩,日一起控制,而我国的思比科,格科微于低端市场发力。近年来,CMOS随着技术的发展下,特别是感光灵敏度的提升,成像效果几乎不弱于CCD,又因制造成本较低,效率较高以及数据传输速度较快,有效像素易于提高等优势,在越来越多的产品及应用领域得到更广泛的应用,与之相对比的CCD传感器则多被应用于工业以及数码相机市场,而现在由于整体相机市场形势的不断转弱,CCD传感器市场消费被极大衰弱,有可能会面临未来市场的全部被取代风险。2015年CMOS影像传感器市场占有率33.00%21.00%17.00%10.00%6.00%4
5、.00%9.00%OVTSamusungSonyAptinaToshibaSharpOthersCMOS影像传感器技术发展市场上主要有四大公司:Omnivision、三星、索尼、Aptina。四家的定位:OV,三星走中高端,三星自产自销;索尼定位最高端,客户为苹果和自家;Aptina主要是中低端。整体而言,市场的集中度已相当高。各家于技术方面的竞争一直打的火热。当然我国格科微,比亚迪,思比科也杀入了此领域,期望其将来有不俗的表现。针对CMOS影像传感器而言,像素尺寸是一个比较标志性反应各家技术能力的指标。如下图,我们可以比较直观的知道各家的领先优势。CMOS影像传感器像素尺寸发展CMOS影像传
6、感器技术一市场的强烈召唤下,Omnivision于2008年5月份推出了BSI技术,使得CMOS影像传感器才真正站在了CCD的对手面,此后各厂商相继导入,Song并于此发挥出堆栈式技术第二代技术。BSI技术颠倒CameraChip传感器的上下层,因此传感器可以通过原本是传感器底层的硅基来收集光线。这种方法与传统的前面照度(FSI)影像传感器不同,在FSI影像传感器上,到达感光区的光线在某种程度上被传感器中能将光子转换成电子的金属和介电层所限制。FSI方法会阻碍光线到达像素或使光线偏离像素,最终降低填充系数,并带来像素之间串扰等其它问题。BSI颠倒了各层之间的安排,从而使得金属和介电层位于传感器
7、阵列的底层,从此感光敏感度不再拖其后腿。CMOS影像传感器技术二堆栈式技术是在BSI基础上发展起来的,实现了技术革新的第二种方式。堆栈式将信号处理电路放在基板上,在传感器芯片上重叠形成背照式传感器的像素部分,这样可以把腾出来的空间放置更多的像素,缩小传感器芯片体积40%左右。CMOS影像传感器技术三HTC One的UltraPixel相机其实就是运用了这一原理。HTC UltraPixel相机单个像素点的尺寸达到了目前最大的2m。与普通1300万像素智能手机大多使用1.12m的像素相比,UltraPixel的2m像素的像素面积(4m)是普通手机(1.2544m)的3倍以上,即单位像素的入光量能
8、够达到普通1300万像素智能手机的300%以上。CMOS影像传感器技术四Aptina Clarity+技术则将Pixel阵列中的G Pixel直接替代成了白光可以通过的滤色片(这里用C:Color 的表示),也就是说在Clarity技术中Pixel的阵列是RCCB,从而使得整个CMOS传感器上50%的Pixel接受的到的是全波段的白光(混合光),显而易见得到达反应层参与反应的光能量和得到的电信号大大增强(如下图右)。当然由于在Clarity+技术中没有单一的G分量,所以在后端需要使用算法得到G分量,然后再基于RGB的三原色原理还原真实图像。目前主推的型号有:13M:AR1331CP;8M:AR
9、0842CP等二款Clarity+:RCCB 2lux 1.1umBayer:RGB 2lux 1.1um光学镜头产业分布镜头厂家主要集中在台湾、日本和韩国,镜头这种光学技术含量最高的产业具备非常高的产业门槛,极少有新企业进入此领域;先前日系专注的塑料镜头技术慢慢走下坡路,而台湾企业凭借同时拥有塑料和玻璃镜头技术,以及其成本优势的明显,现在已经占据了主导。2011年光学镜头市场占有率FUJINON大立光亚洲光学KMOT佛山普立华TAMRON玉晶光今国光富晋精密工业(晋城)KANATSU新钜科技DIOSTECH先进光电光耀科技光学镜头产业技术门槛像素的提升,外形的轻薄化,大光圈以及光学防抖等技术
10、发展的趋势意味着更高的镜头设计复杂度和更苛刻的镜头组装要求:1.20162014年,1300万像素的高清摄像头已经成为了高端智能手机的主流,未来1600万,2000万像素级别的摄像头也将出现和流行。对此要求镜头采用更多的镜片,使得结构更复杂,生产工艺难以控制2.主流智能手机8-9mm的厚度,给镜头的设计带来了更大的挑战3.高端手机上,采用了大光圈和OIS光学防抖的趋势在加强,这也提高了镜头制造的门槛如下参考几代iPhone镜头规格变化MegapixelF-NoElementTTLiPhone ZiPhone32Mf/2.84P4.8mm12.3mmiPhone4VGAf/2.43PNA9.3m
11、m5Mf/2.84P3.85mmiPhone4sVGAf/2.43PNA9.3mm8Mf/2.45P4.28mmiPhone5HDf/2.44PNA7.9mm8Mf/2.25P4.1mmiPhone5sHDf/2.44PNA7.6mm8Mf/2.25P4.12mm红外滤光片产业分布影像红外截止滤光片是利用精密光学镀膜技术在光学基片上交替镀上高低折射率的光学膜,实现可见光区(400-630nm)高透,近红外(700-1100nm)截止的光学滤光片,主要应用于可拍照手机摄像头、电脑内置摄像头、汽车摄像头等。用于消除红外线现对摄像头成像的影响。因为欧菲光自己投资进入了摄像头模组领域,导致外部的模组厂
12、减少了对其采购量;水晶光电成为了业界的领头羊。2011年普通红外截止滤光片市场份额和趋势(亿片)0%2%4%6%8%10%0.005.0010.0015.0020.0025.0020112012201320142015市场规模增长率欧菲光水晶光电晶极光电田中技研哈威特其他蓝玻璃红外滤光片近几年出现了传统滤光片的升级产品-蓝玻璃滤光片,其对画质的提升作用显著,蓝色玻璃可以吸收红外线,镀层可以反射红外线,二者辅助使红外线得到滤除。光线经过蓝玻璃后,光谱特性和人眼的极为相似,这样保证拍照的真实性。而红玻璃滤光片以反射红外线,但此种滤片对斜射的红外光处理不好,会产生偏移,影响成像。iPhone4第一只
13、使用了蓝玻璃技术的智能手机,左图;未使用蓝玻璃的智能手机,右图。在色彩还原性和白平衡上是有显著的差异。红外滤光片产业分布影像一片普通的滤光片的价格是0.03-0.04美元左右,而蓝玻璃滤光片的价格要贵10-20 倍,以苹果蓝玻璃滤光片为例,单价是0.6美元/片,在未来蓝玻璃滤光片替代普通滤光片的大趋势下,蓝玻璃的市场增长率非同小可。目前蓝玻璃供应厂家主要有旭硝子和Optrontec、水晶、元亮、肖特等厂家。旭硝子主要供货给苹果,Optrontec主要供货给三星。而面向国内的供货的蓝玻璃厂家主要是水晶、元亮等厂商蓝玻璃滤光片市场预估(亿片)0%10%20%30%40%50%60%70%80%90
14、%0.002.004.006.008.0010.002012201320142015市场规模增长率马达产业分布&趋势影像音圈马达使镜头清晰对焦,即自动对焦,目前大部分手机都采用自动对焦的相机。音圈马达可分为弹片式(spring type)、闭环式(closed loop)和光学防抖式(ois)。有ois或者闭环式的音圈马达可以是智能手机摄像头视频拍摄效果和静态相片成像效果高于一般同像素摄像头,回路式摄像头耗电量较低,对焦速度较快,录影的时候 不会模糊;ois摄像头在运动情况下拍摄也不会模糊,但是两种类型的摄像头都交弹片式成本较高。马达市场,是日韩厂商的天下,占据头把交椅的是日本Mitsumi(
15、美之美),约19%的市场份额。其次是韩国的SEMCO,占有约17%的份额。接下来依次是:JAHWA(韩国磁化)、TDK、ALPS(日本阿尔卑斯)、Shicoh、Hysonic、LG innotek等。但是音圈马达国产化也在进行中,贵鑫和金诚泰进入了步步高和玉龙的供应链。AAC和金龙电机也推出了VCM的产品。摄像头自动对焦比例 By Kps0%20%40%60%80%050000010000001500000200000020092010201120122013F2014F2015F2016F2017F总模组机械马达OISAF RatioMEMS马达介绍 MEMS马达采用矽晶圆的光学微影琢刻制程
16、,可以制作处尺寸误差范围不到1微米精度的微小可动机械结构。在收集摄像头上这项结构特性可以造就出精准的移动和高品质影像。MEMS也将机械和电子元件整合至单一晶片,缩减制动器的尺寸。此外由于静电制动技术具有低功耗和运动安静的特点,MEMS自动对焦制动器特别适合用在拍摄影片时进行连续自动对焦。MEMSVCM速度设置时间10ms11-50ms磁滞现象3%偏移(3微米)8%偏移(20微米)对焦时间300ms400-2000ms光学偏移80微米偏移250微米偏移功耗功耗1mw40-200+mW尺寸XY-空间(1/3”样式)6.5*6.5mm仅受到感测器限制8*8mm最大Z向高度5.35mm(COB)5.1
17、mm(FC)5.5mm精确度重复性1%偏移(1微米)4%偏移距离(10微米)动态倾斜度0.050.26中心离散度0.1um50um可靠性可靠循环数上至1千万次30万次可靠环境没有衰减弹片系数不断衰减摄像头模组工艺介绍现在市场上主体有三种摄像头模组技术:CSP,COB,FC模组技术。CSP模组生存在5M及5M以下市场;COB模组技术正在处于产业转移到大陆企业阶段,相应的大中低端手机多使用此技术制造的摄像头;而日,韩以及台湾的模组已经拥有或扩大FC模组技术,多应用在高端机型,或手机厚度进入8mm时代的机型。CSP是直接买封装好了的影像芯片和镜头等上游材料进行封装,而COB&FC是将影像芯片直接封装
18、在模组内。工艺方面CSP把技术难点仍给了芯片厂,对模组厂的要求较低,而COB&FC对环境的管控相对较高,而FC更是因为bump bonding工艺,产线投资比COB高上 30%-50%。COB与CSP相比,光线穿透率高,高度较低可以满足轻薄化的要求,而FC比较COB,厚度又减少0.3mm,故FC技术对手机轻薄化提供了最终的方案。从左到右分别是CSP/COB/FC模组摄像头模组AA组装技术随着像素的提高,我们已经进入了10M+时代。在模组的组装过程中,左图是理想的状况,这种情况下成像面和感光面是完美的平行,重叠在一起,拍照得到的图片解析力的一致性非常好;而实际情况却是中图的情况,成像面和感光面存
19、在一定的角度,拍照的图像解析力不同区域存在差异性;在低像素的情况下,由于感光面积比较小,焦深相对大,即使存在的角度,也不容易出现局部失焦的情况,解析力不同区域的差异性不会让人存在难以接受的情况;随着像素的增加,感光面积增大,相应镜头的焦深减小,局部失焦的情况变的很严重,影响到了摄像头模组的质量和良率。于是Active Alignment由此而生,它可以在模组组装的时候,同步进行影像测试,借由影像测试的结果对镜头进行偏置,使得成像面和感光面的角度消除,从而保证了成像的质量最优化。传统组装和AA组装摄像头模组厂商介绍一现在从目前来看,可以将摄相模组厂商分为三大阵营:一类是给国际顶级手机厂商服务的模
20、组厂商包括:Foxconn(诺基亚),LG Innotek(苹果)、夏普(苹果,三星),三星Fiberoptics、三星电机(三星),ST-Micro(Nokia)等,它们中的部分公司已经拥有了FC封装技术。第二类是给本土知名品牌和国际品牌服务的大陆及港台模组厂商,包括舜宇光学,致伸科技,无锡凯尔、丘钛威等,它们的主要客户是中兴、Huawei、联想、酷派,主要从事COB封装。第三类则是众多在山寨市场中拼杀的模组厂商,它们的技术还较落后,只能用低端的CSP技术进行封装三大阵营三大阵营模组供应链模组供应链客户定位客户定位技术特点技术特点国际厂商SEMCO,LG,Sharp 苹果,三星,诺基亚FC&
21、COB陆港台大厂舜宇,丘钛微,凯尔中兴,华为,酷派,联想COB&CSP山寨市场山寨手机CSP国内智能机国内智能机模组供应商模组供应商联想舜宇光学,少量国外厂中兴舜宇光学,无锡凯尔,丘钛微华为舜宇光学,丘钛微酷派舜宇光学,丘钛微摄像头模组厂商介绍二CCM CompanyLocation主要客户主要客户韩国韩国三星电机(天津)天津三星,MOTOROLA、SIEMENS、YAMAHA、大连东芝、山东松下,LG三星 Techwin天津三星,三洋Hansung Elcomtec天津LG,PANTECH,CORDARCOM;东信,高通,海信,SIMCOMCOWELL广东东莞主要客户为LGSUNYANG D
22、NT山东威海台湾台湾Foxcomm致伸科技/Primax东莞,桃园OPCOM敦朴集团台北,东莞,Micron、Hynix、OV敦南科技无锡光宝(LITE-ON)子公司群光电子东莞,苏州扬信科技新竹,东莞鸿海集团投资东莞信泰光学东莞亚洲光学子公司英新达上海英业达集团子公司华东科技苏州华新丽集团子公司,迪比特、明基、TCL天瀚科技苏州吴江大陆大陆东莞光阵东莞摩托罗拉、夏普、联想、中兴、TCL、阿尔卡特,康佳、沃达丰舜宇光电宁波中兴,华为,酷派,联想三赢兴湖北咸宁BYD深圳信利半导体广东汕尾市丘钛微昆山中兴,华为,酷派凯尔无锡中兴各模组厂商和主要客户摄像头模组厂商介绍三由于诺基亚的出货量下滑,为诺基
23、亚供货的厂家收入纷纷下滑。而苹果和三星为韩系模组厂带来了春天,特别是占了苹果70%CCM供应的LG INNOTEK;三星的主供应商SEMCO更是成为了全球第一大CCM厂商。而目前国内的COB封装主要还是靠舜宇光学、无锡凯尔、丘钛威等少数公司在做,在国内联想、华为、中兴、酷派中低阶智能机热销的状况下,COB 封装出现供不应求状况。因此,国内的几家上市公司(欧菲光、歌尔声学、AAC)新进入COB摄像模组行业。2010201120152016EFOXCONN8981028886720SEMCO58073714482078SHARP660786790610LG-INNOTEK5081098147523
24、16VISTAPOINT208188210220LITEON278413776780BYD160170238274TRULY98108151250CHICONY366425473480PRIMAX198276368350TOSHIBA502478460410STMICRO597615460408PATRON90194560745Fibroptic310320362360SUNNY158186380660KMOT16014026710COWELL70123310550CAMMSYS124167233323POWERLOGIC90156170294MCNEX130165155260各模组厂收入 B
25、y 百万元摄像头模组厂商介绍四COB产线产线/规划中规划中2016产能产能2014备注备注舜宇2218KK欧菲光13(年底)10KK20KK歌儿声学10KK丘钛97KK富士康30KK比亚迪64.8KK光阵32.4KK信利118.8KK17KK大凌1KKSET32.4KKLite-ON2020KK凯尔32.4KK美新耐斯10KKPrimaxApple群光SEMCO合计116KK140KK手机摄像头模组发展趋势手机摄像头进入稳定增长期,智能手机在经过了高速发展阶段后,将出现了增长放缓的局面,根据IDC的预测2016年全球智能手机出货量将达到9.2亿,增长27%,2014年增速将下降到17%。随之带
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