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【行研】CIS行业

   日期:2026-01-19 10:46:02     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
【行研】CIS行业

1. CMOS图像传感器市场概览

1.1 CIS的定义

CIS是采用CMOS技术制造的光学传感器,其功能在于将光信号转换为电信号,并透过集成读出电路进一步转化为数字数据。作为摄像模块的核心元件,CIS在消费级、专业级、汽车、安防、工业成像、医疗成像、国防及航空航天以及科学成像等领域具有关键应用价值。相较传统CCD传感器,CIS具备功耗更低、集成度更高、成本更低及帧率更高等优势,因而成为当代成像市场的主导技术。

就结构而言,CIS采用高度集成的架构,包含像素阵列、行╱列驱动器、时序控制器、ADC、数据输出接口及控制逻辑。CIS的运作方式是将像素单元暴露于入射光子下,其中每个像素包含一个微透镜,该微透镜将入射光通过彩色滤光片聚焦到光电二极管上,从而将光子转换为电荷。曝光后,在典型的4T像素结构中,电荷通过传输闸转移到浮动扩散节点,并在此转换为电压信号。该信号随后由源极跟随器放大,并通过行选择晶体管选择性地读出。最后,电压信号被传送至列读出电路,由ADC进行数字化处理,转换为图像数据,从而完成从光信号到数字图像的转换。

根据传感器结构,CIS可分为三种类型:FSI、BSI及堆栈式CIS。其中,堆栈式CIS通过增加感光单元中像素层的面积,显著提升图像质量,同时有效降低电路噪声,并为传感器增添更多功能。就快门曝光方式而言,CIS可分为卷帘快门及全局快门。全局快门是工业成像及高速摄影应用的首选方案,因其能一次性捕捉完整图像,避免在快速移动场景中产生变形。

CIS通常根据以下高级功能进行界定,例如全局快门技术、高动态范围、低噪声设计、可见及不可见光谱(例如,NIR/SWIR)的高灵敏度以及高帧速率,这些功能共同构成了在要求苛刻的应用中实现精确成像的基础。

CIS广泛应用于多个领域,包括消费电子(如智能手机、平板计算机及计算机)、准专业电子(如DSLR、DSC及运动相机)、汽车系统、安防监控、工业成像、医疗成像、科学成像、国防及航空航天。

在CIS市场中,消费级与非消费级应用的产品需求存在明显差异。消费级CIS主要面向智能手机、计算机及平板计算机等大众电子产品市场,具有产量大、价格敏感度高及产品周期短的特点。制造商通过成本控制和大规模出货展开竞争,客户则更关注性价比与快速创新。相比之下,非消费级CIS服务于工业成像、汽车、医学成像及科学成像等专业领域。特别是工业及科学成像CIS采用更大的光学格式(1)及高可靠性陶瓷封装,并集成了低噪声、高灵敏度、全局快门、高动态范围及背面照明等高级特性。这些技术可实现天文学、医疗诊断及工业检测中的高精度成像,满足弱信号、快速变化和高速运动捕捉的需求。由于产品周期长、定制化需求高、可靠性标准严苛,这些领域的客户愿意支付溢价,带动了对单价更高、附加值更高、定制化程度更高的CIS的需求。

1.2 CIS价值链

上游环节包含原材料采购、设备及芯片设计。原材料包括硅晶圆、光阻剂及其他元件。CIS设计公司通常采用三种营运模式:无晶圆厂(仅从事设计)、轻晶圆厂(具备部分晶圆制造能力)及IDM (从设计到晶圆生产一体化完成)。中游环节包含CIS制造,涉及晶圆加工、BSI堆栈、微透镜与CFA等制程及代工服务,以及封装测试。此外还包含CIS销售,CIS可直接销售予模块制造商或OEM,或透过分销商与代理商进行分销。下游环节涉及模块、相机制造、仪器及系统整合商,应用终端涵盖工业成像、医疗成像、科学成像、消费级、专业级、汽车以及国防及航空航天等领域。作为无晶圆厂CIS设计公司,我们处于行业价值链的上游环节,业务主要聚焦于CMOS图像传感器的设计、研发、测试及销售,而晶圆制造流程则外包给世界级生产合作伙伴。下表列示CIS市场价值链:

2. IDM及Fabless模式概览

2.1 定义

2.1.1 IDM模式

IDM模式是指半导体公司将设计、制造、封装及测试等全价值链整合于自有的设施中。该模式可实现更严格的过程控制、更高的供应链可靠性以及强大的垂直整合。

2.1.2 Fabless模式

Fabless模式是一种常见经营模式,采用该模式的企业专注于传感器设计、研发及销售,且不拥有或运营晶圆制造工厂(Fab)。

2.2 市场模式采用情况

在CIS行业,市场传统上由采用IDM模式的国际巨头主导,应用涵盖消费者、产消者、安全、汽车、工业成像、医学成像、科学成像以及国防和航空航天领域。随着下游应用的多样化及客户定制化需求的增加,以及外包制造生态系统的成熟,轻资产及fabless模式正在成为CIS行业的新趋势和关键增长动力。虽然IDM参与者保持着重要的市场地位,但无晶圆厂企业正在成为推动创新及专业化的重要力量,促使行业模式格局更加多样化。在快速技术响应及高度定制至关重要的工业、科学及医疗领域等专业市场中,越来越多的企业正在采用fabless模式。通过与专业化代工厂及封装合作伙伴的紧密合作,这些企业可以更灵活地应对市场变化,实现差异化竞争,避免高固定资产投资及产能波动带来的风险。

2.3 Fabless模式相较于IDM模式面临的挑战

由于依赖外部晶圆制造合作伙伴,无晶圆厂企业会面临特定挑战。该类企业缺乏自有生产线控制权,可能易受上游产能短缺、材料供应中断及交货时间波动的影响。因此,相较于通常具有更自主供应链管理能力的IDM制造商,无晶圆厂企业在确保产能、管理交付计划及控制成本方面可能面临更大的压力。

无晶圆厂企业在产品性能优化上的协调效率相对有限。IDM制造商通常控制从设计到晶圆制造再到封装和测试的整个过程,这种紧密整合有利于提高传感器性能及良率。然而,无晶圆厂企业必须与多个外部合作伙伴协同,可能导致更高的通信开销及更长的开发周期,且容易受到外部因素的延迟影响。

3. 全球CIS市场的市场概览

3.1 全球CIS市场的市场规模

2020年至2024年期间,全球CIS市场呈现温和增长,总收入从人民币1,275亿元增加至人民币1,391亿元,复合年增长率为2.2%。2021年至2023年间全球CIS市场规模下滑,主要受疫情导致消费电子需求疲软影响。2021年到2023年期间,由于早期供应链中断(包括代工厂及OSAT提供商的产能限制、材料短缺以及疫情期间的物流瓶颈等因素),为了确保供应安全,本公司及其客户下了前置订单并建立了安全库存。随着2022年下半年消费电子需求疲软及产能正常化,这种错配导致库存消耗放缓,通胀上升和资本支出缩减等宏观经济不确定性进一步加剧了该状况。随着存货逐步消化及消费市场回稳,需求开始反弹。2025年至2029年期间,全球CIS市场规模增速预计将加快,总收入预计从2025年的人民币1,555亿元增长至2029年的人民币2,103亿元,复合年增长率为7.8%。2020年至2024年期间,全球CIS市场仍以消费电子产品为主,但智能手机等其他终端市场趋于饱和,需求放缓,库存过剩导致价格下跌,复合年增长率仅为2.2%左右。同期,汽车(尤其是ADAS)、工业视觉、医疗影像等高价值领域录得快速增长,份额逐步提升,且应用组合多元化。下图载列全球CIS市场的市场规模:

按应用领域划分,消费级CIS细分市场仍占据主导地位,2024年市场份额超过71%。专业级市场主要包括专业影像等高阶消费级成像设备。其市场规模由2020年的人民币52亿元增长至2024年的人民币66亿元,复合年增长率为5.9%。在消费者领域,智能手机仍然是主要应用,消费者对高端机型的偏好明显,导致高端智能手机的增长率超过了整体智能手机领域的增长率。高端智能手机表现出明显更高的CIS采用率,其在图像传感器中的使用增长明显快于更广泛的消费电子领域。预计高端智能手机在智能手机CIS应用总量中的份额将从2020年的约15.8%上升至2024年的25.6%,凸显出高端采用的明显趋势。工业成像CIS的市场规模由2020年的人民币19亿元增至2024年的人民币29亿元,复合年增长率为12.2%。医疗成像领域表现最强劲,市场规模由2020年的人民币11亿元增加近两倍至2024年的人民币30亿元,复合年增长率为29.1%。与此同时,科学成像的市场规模的市场规模由人民币8亿元增至人民币12亿元,复合年增长率为10.3%。尽管上述细分市场规模不及消费电子,但其对CIS行业需求基础的整体多元化贡献日益增加。

2023年至2024年,市场处于全行业去库存阶段,基数较低。2024年至2029年,由于需求复苏以及汽车、工业及医疗应用份额上升,预计增长将加速至复合年增长率8.6%。此外,每辆车摄像头数量增加、分辨率提升及附加功能带来的单位价值上升,以及堆栈式CIS、全局快门、HDR和NIR/ToF技术更广泛应用带来的技术平均售价提升,将进一步有助于市场扩张。

于2025年至2029年期间,受无人机、运动相机和个人内容创作对高质量成像的需求不断增长的推动,专业级CIS市场预计将保持稳定增长,到2029年将达到人民币91亿元。医疗成像领域预计将保持强劲增长,到2029年将达到人民币88亿元,预计2025年至2029年的复合年增长率为24.0%。这一增长是由对高分辨率诊断成像系统的需求不断上升、人口老龄化加剧及医疗保健投资增加推动的。下图载列全球专业级CIS市场的市场规模:

在AI视觉检测解决方案的广泛部署、对高速生产线实时缺陷检测的需求,以及对需要高精度传感的智能机器人的投资不断增长的支持下,工业成像领域预计将迅速扩张,规模将于2025年至2029年按21.0%的复合年增长率增至人民币78亿元。得益于研究经费的扩大、生命科学及显微镜领域更广泛的应用以及先进实验室对分辨率更高的传感器的需求不断增加,预计从2025年到2029年,科学成像的增长将按12.7%的复合年增长率加速。下图载列全球工业成像市场的市场规模:

在独特的结构性驱动因素的支持下,全球工业及科学成像CIS市场的增长预计将明显快于整体CIS。对于工业成像,工厂自动化及机器视觉的广泛渗透正推动单条生产线摄像头配置数量的增加,而全局快门、HDR、NIR/SWIR灵敏度、LED闪频抑制及高可靠性封装等先进规格的采用,持续推动平均售价提升。对于科学成像,sCMOS技术对CCD的持续替代正推动结构性数量增长,并辅以生命科学、数字病理学、显微镜观测及天文学等需要更高灵敏度、更低噪声及更快帧率的新应用。科研与科学设备明确的更新周期进一步支撑了可预测的中期需求。该细分领域凭借较小的基数及向高价值规格的持续迁移,得以规避消费级和产消者CIS市场面临的规模饱和与定价压力,从而实现更快速且可持续的增长。

与消费级电子CIS市场在疫情期间经历了显著的需求波动及库存调整相比,工业及科学成像CIS市场受到的影响较小。这种韧性源于客户结构和需求特征的根本差异。工业及科学成像市场主要服务于企业、科研院所及医疗设备制造商,其采购周期是有计划且可预测的。他们的产品通常是定制的且要求具备高可靠性,因此不太可能出现大规模存货累积。因此,这些细分市场在疫情及后续的去库存周期中表现出更大的稳定性及韧性。

下图载列全球医疗成像CIS市场的市场规模:

下图载列全球科学成像CIS市场的市场规模:

3.2 主要成本构成的趋势分析

晶圆和掩膜版是CMOS图像传感器制造中使用的核心原材料。晶圆作为器件衬底,支持光电二极管、像素结构、读出电路和金属互连的形成,它直接影响噪声和动态范围等关键性能指标。掩膜版主要用于光刻工艺中,以将像素和电路布局精确地转移到晶圆上,这决定了像素尺寸、结构配置和读出电路特性。

3.2.1 晶圆

自2020至2024年,随着产能扩张及需求稳定,成熟节点价格基本保持稳定或略低。

3.2.2 掩膜版

自2020至2024年,成熟节点成本变化不大。自2025年至2029年,成熟节点成本保持稳定。

3.3 工业及科学成像市场价格趋势分析

3.3.1 工业成像

自2020至2024年,工业成像CIS的平均售价总体保持稳定,在更高分辨率、全局快门采用及灵敏度改进的推动下,高端型号略有增长。展望2025年至2029年,在全局快门、HDR及等先进规格的更广泛采用以及机器视觉与工厂自动化领域不断增长的定制需求的支持下,预计平均售价将温和上升。预计该领域的价格将比消费级CIS更具弹性,波动性更小。

3.3.2 科学成像

自2020至2024年,科学成像CIS的平均售价基本稳定,由于灵敏度、量子效率及低噪声性能的提高,专业模型的平均售价略有增加。自2025年至2029年,由于sCMO继续取代CCD,生命科学仪器、数字病理学、显微镜及天文学的广泛采用,以及对定制高性能传感器的需求不断增长,平均售价预计将适度增长。

工业及科学成像的毛利率通常较高,因为这些领域的产品强调高性能、可靠性及定制化,而不是成本。相机制造商、研究机构与科学设备公司等终端客户通常需要具备先进规格、产品生命周期长及稳定供应保证的传感器,这导致价格敏感度较低,为有保证的质量及长期支持支付保费的意愿更强,因此与消费级应用相比,毛利率更高。

3.4 全球CIS市场驱动因素

3.4.1 技术加速进步

像素尺寸缩小一直是消费应用中CIS性能提升的关键驱动因素。随着先进制程节点的发展,像素尺寸持续缩小,同时通过优化光学结构保持或提升感光能力。这使得紧凑设计中能实现更高分辨率,此特性对移动设备、平板计算机及计算机应用至关重要。背照式技术通过将金属布线重新定位至光电二极管后方来改善低旋光性能,而堆栈式CIS架构则将像素阵列与逻辑电路分离。此设计可实现更高数据吞吐量及先进的片上功能,如多帧处理、HDR成像及片上图像处理,这些功能对专业影像及机器视觉至关重要。

传感器设计的技术进步,包括高动态范围、高帧率、低噪声、低功耗及高感光度等特性正迅速发展。在HDR技术方面,数字重叠HDR及像素级曝光控制等创新,满足复杂光照条件下精准成像的需求。这些技术已广泛应用于汽车系统、工业检测及科学测量领域。更快的读出速度与全局快门技术的采用,进一步实现高速成像、高端工业成像及电影摄影等专业应用中的无失真影像捕捉。透过低功耗设计、功耗模式控制及热噪声抑制等技术,在能效提升、噪声降低与高感光度方面的改进,增强了移动设备与低光环境(特别是医疗及实验室场景)下的可靠性。这些创新凸显出CIS技术演进的加速步伐及其日益扩大的市场适用性。

3.4.2 增量需求

工业自动化(如工厂自动化、物流与定位)以及高端工业检测与计量领域对自动化需求的持续增长,正推动CIS的需求上升。CIS在生产线的广泛采用不仅提高了产能、降低成本,同时提升了产品质量。在科学成像领域,天文学、材料科学、生物学、DNA测序等研究领域的不断进步,驱动了对图像传感器的需求。更高的分辨率、更优的感光能力及更快的读出速度,对于获取更精细的数据至关重要,这也促进了CIS在该领域的增长。就专业级而言,内容创作(包括摄影、电影摄影及广播)的兴起持续推动CIS需求,这类应用需要具备更高分辨率(可达每秒数千帧)、更佳低旋光性能及增强动态范围的传感器。在医疗成像领域,诊断技术与便携式成像设备的需求推动了CIS的采用。内窥镜及诊断相机等医疗应用需要高分辨率及低噪声的传感器以确保结果准确。对患者护理的日益重视及实时现场诊断需求的增长,正在推动CIS在医疗成像技术中的应用。

3.4.3 产业生态转型

成熟的CMOS制程与量产能力持续驱动单位成本下降,使CMOS技术在高端成像系统中确立了对CCD的主导地位。区域化供应链策略加速发展,亚洲主导制造与封装╱测试环节,而北美洲与欧洲则保持传感器知识产权及算法开发的领先优势,形成「研发至制造」的互补型生态系统。消费应用领域的CIS市场高度集中于日本、韩国及中国制造商。同样地,汽车与安防应用的竞争也集中于北美洲及中国供应商,市场竞争激烈。由于需求与规格差异较大,科学成像、工业成像、医疗成像、专业级、航空航天及国防等领域的竞争相对较小,其竞争动态与趋势更倾向技术与性能导向。过去十年间,业界通过并购大幅整合,以强化并扩展这些高附加值市场领域的定位。此外,对视觉技术的持续资本投入,促使新创企业能快速创新,与既有业者形成良性竞争,共同扩大整体市场规模。

3.5 全球CIS市场的未来趋势

3.5.1 高性能与智能化发展

全球CIS市场正朝着更高分辨率、更低功耗及更强光学性能的方向发展。成熟的堆栈式传感器架构将像素层与逻辑层分离,显著提升处理效率与图像质量。在传感器层级整合功能、特性或甚至智能化已成为关键趋势,将AI加速器、信号处理器及嵌入式算法直接集成至传感器芯片变得日益重要。此技术可实现图像捕捉时的实时边缘计算功能,如物体检测、场景分类及事件识别。这些能力在汽车视觉、监控及智能制造系统中尤其重要。此外,高动态范围与高速读出技术正快速进步。数字重叠HDR、区域曝光控制及全局快门架构等特性,提升了复杂光照与快速移动环境下的性能表现。这些技术对专业影像、机器人及科学成像至关重要。最后,低功耗与系统级整合趋势持续强化。透过先进封装、多模式电源管理及热噪声抑制技术,CIS正变得更高效且紧凑,从而推动移动医疗、可穿戴装置及便携诊断等新应用的诞生。

3.5.2 应用导向视觉解决方案驱动市场增长

应用导向视觉解决方案正成为推动CIS市场未来增长的关键趋势,随着图像传感技术从消费电子扩展至众多高潜力产业。在包含机器视觉的工业成像领域中,制造与物流自动化程度的提升,正增加对精确检测、实时分析及机器人控制的需求,这推动了具备更高帧率、全局快门功能及整合处理能力的传感器发展。在医疗设备方面,对具备低旋光性能与扩展动态范围的传感器需求正不断增长。科学研究与仪器领域也正扩大CIS的使用,如显微镜、光谱仪及环境观测等应用需要能在低光与极端条件下运作的传感器,驱动了对高性能及可定制化CIS解决方案的需求。智慧城市计划也正刺激监控、智能交通系统及无人零售等领域对高帧率与高可靠性图像传感器的需求,使这些领域成为全球CIS市场持续扩张的重要推手。

3.5.3 生态系统协作与产业链整合

单一企业已无法独自优化整个价值链,使得协同创新与垂直整合变得至关重要。在上游层面,领先CIS企业正加强与代工厂及外包封测公司(外包半导体封装测试)供应商的合作伙伴关系,以加速采用节点、堆栈技术及全局快门架构。开放平台模式也正在兴起,设计公司与EDA及IP供应商共同开发解决方案,以缩短开发周期并提升定制化能力。在中游层面,传感器制造商、镜头供应商、ISP供应商及AI芯片开发商之间的合作正持续深化,透过联合优化共同提升影像质量、计算效率及应用特定调校,这对汽车视觉系统、诊断影像设备及工业检测工具等应用场景至关重要。在下游层面,越来越多终端设备制造商参与传感器定义的早期阶段,透过与CIS提供商共同制定传感器规格及接口标准,确保更好的系统级性能及更快的上市时间,此种反向驱动模式正成为业界常态。此外,AI视觉、低功耗成像及3D传感等新兴应用领域正促进跨领域生态系统的形成。来自不同领域的公司正协作整合影像捕捉、边缘运算及云端分析至统一解决方案,加速CIS在下一代应用场景中的部署。全球CIS产业的未来将由协作生态系统、垂直整合供应链及基于平台的创新所塑造。

4. 中国CIS市场概览

4.1 中国CIS市场的市场规模

自2020年至2024年,中国CIS市场保持稳定增长,市场规模由人民币343亿元扩大至人民币386亿元,复合年增长率为3.1%。消费级仍然是最大的应用领域,尽管其份额在此期间略有波动。工业成像应用由人民币8亿元增至人民币13亿元,复合年增长率为14.4%。科学成像CIS亦录得稳定增长,由人民币3亿元增至人民币4亿元,复合年增长率为11.7%。

展望2025年至2029年,中国CIS市场预期将维持其增长趋势,由人民币419亿元扩大至人民币596亿元,预计复合年增长率为9.2%。工业成像应用预计将由人民币16亿元增至人民币36亿元,复合年增长率为22.5%。科学成像应用预计到2029年将达到人民币8亿元,复合年增长率为14.2%,成为不断增长的高价值专业级应用领域的一部分。

4.2 中国CIS市场的市场驱动因素

4.2.1 科技创新

科技创新是CIS市场的关键驱动力,先进的结构与集成突破重塑了性能基准。通过将光电二极管重新定位在金属布线层上方,背照式CIS已经成为主流,显著提高了弱光灵敏度。堆栈式CIS结构更进一步,物理上分离像素层与逻辑层,以实现更密集的像素阵列、增强的图像处理、更低的噪声以及更快的数据读出。在封装层面,晶圆级封装(WLP)及芯片级封装(CSP)的创新,实现了超薄微型传感器模块的开发,这是工业物联网╱小型化设备等下一代应用的理想选择。而且,现在搭载嵌入式AI的片上ISP直接在传感器层面支持实时场景分析、噪声过滤及HDR优化,在优化能效的同时大幅提升画质。这些持续的创新增强了CIS在消费级、汽车及工业成像领域的竞争力。

4.2.2 应用需求上升

专业级领域的专业影像市场(包括电影制作、新闻采集及广播)持续提高对图像清晰度、色彩准确度及弱旋光性能的标准。此趋势正扩大国内CIS供应商在高端相机与专业设备中的作用。安防监控系统也仍然是一个重要的需求来源,中国的「天网」项目及智慧城市计划在全国部署了超过2亿台网络摄像头,其中4K及以上超高分辨率的系统占新安装的大多数。这些趋势正在推动对支持实时分析及与边缘AI工作负载集成的高动态范围与低功耗CIS设备的需求。在工业自动化与医疗诊断成像中,精密电子组装线及半导体晶圆缺陷检测等关键机器视觉任务需要配备超高帧率运作、纳米级信号线性度及亚毫米分辨率的专用传感器,用于微观异常识别。与此同时,微创内窥镜与手术导航系统需要越来越高度灵敏的CIS模块,加速了像素结构及封装技术的创新。

4.2.3 政策支持

首先,中国的「国产替代」战略和十四五规划(2021年至2025年)将核心传感器和关键芯片指定为自主控制、驱动研究机构、高端设备制造商和工业视觉系统提供商的优先领域,以增加国产CIS的采用。国家集成电路产业投资基金(「大基金」)分别于2014年、2019年和2024年启动第一期、第二期和第三期,累计投资超过人民币1,500亿元。这些阶段战略性地专注于CIS制造、堆栈像素工艺以及先进封装和测试能力,增强了国内公司渗透高端科学和工业成像应用的技术基础。此外,2023年国家重点研发计划「基础科研条件与重大科学仪器设备研发」高端通用科学仪器及核心部件的工程与应用开发、《「十四五」医疗器械产业发展规划》(2021年)、《中国制造2025》以及2020年《关于促进集成电路产业高质量发展的意见》等正在进行的举措,共同为国内CIS创新与产业化提供了持续的政策支持。

4.3 中国CIS市场的未来趋势

4.3.1 AI 融合驱动的智能升级

中国CIS供应商正在快速将AI算法集成到传感器本身,以实现自动场景识别、智能降噪、动态范围优化等功能,从而从根源上增强图像质量及效率。硬件与算法的共同设计已成为常态,传感器制造商与AI软件公司合作开发统一平台,加速功能迭代及定制。对于智能监控及智能交通等场景,AI驱动的边缘计算使传感器能够执行本地对象检测和行为分析,减少对云计算的依赖并缩短响应时间。

4.3.2 生态系统协作与基于平台的发展

中国的CIS行业正在将其战略重点从独立的传感器规格转向涵盖算法、ISP芯片组及AI加速器在半导体价值链中的跨学科集成。进步的制造商正在采用系统级平台化方法,设计针对消费电子、汽车ADAS与工业自动化领域的不同应用场优化的模块化传感器生态系统。与此同时,从芯片设计到晶圆的制造、封装及模块集成的更完整的国内供应链正在形成,这促进了垂直合作。标准化、开放接口、行业联盟将进一步提升生态系统效率与创新动能。

5. 竞争格局

由于长光辰芯的核心业务集中在工业及科学成像,因此排名是在这两个领域中呈现。整个CIS市场以消费电子产品为主,整个市场的排名可能无法恰当反映长光辰芯的定位,因为消费级CIS的规模及竞争动态从根本上不同与工业及科学应用。此外,工业级科学成像市场一般由大型国际企业主导。

5.1 按全球工业成像收入划分的CIS公司排名(2024年)

5.2 按全球科学成像收入划分的CIS公司排名(2024年)

5.3 按中国工业成像收入划分的CIS公司排名(2024年)

5.4 按中国科学成像收入划分的CIS公司排名(2024年)

6. 进入壁垒分析

6.1 研发创新壁垒

在CIS产业中,由于图像传感器开发与商业化涉及广泛的科学与工程挑战,研发创新已成为关键进入壁垒。从概念到量产需要数年的开发周期,包括掩膜版组、原型晶圆试产及可靠性测试。先进的像素架构与电路架构需要深厚的半导体器件物理、光学及混合信号集成专业知识。现代CIS还需集成片上图像信号处理器(ISP)以实现如HDR合成及降噪等功能,这要求硬件与算法的协同开发。此外,在充满专利技术的环境中运作,还增加了法律复杂性与授权成本。

6.2 人才及资本壁垒

在CIS产业中,人才与资本壁垒凸显出对专业技术知识与雄厚财务资源的双重需求。尖端CIS开发需要经验丰富的多学科团队,包括器件物理学家、混合信号IC设计师、制程工程师、光学工程师及图像算法专家,而由于人才供不应求,组建这样的团队往往具有挑战性。此外,这类团队能否高效运作并跟上技术趋势也至关重要。

科技巨头与新创公司竞相争夺科学家及工程师,推高了薪资预期。对无晶圆厂公司而言,资本壁垒尤为显著,原因包括研发员工的高成本,以及昂贵的制程开发、软件、掩膜版组、原型晶圆试产等相关费用。较长的上市时间、缓慢的市场采用及产能扩张,还需要充足的流动资金储备以支付营运开支、原材料采购及掩膜版组迭代。至于轻晶圆厂或IDM,建立或扩展CIS制造能力需要数亿至数十亿美元的资本支出,用于无尘室设施及专用设备。若缺乏雄厚的人才储备与稳健的财务支持,新进入者与小型企业将难以承受高烧钱率,也无法吸引对CIS创新与生产至关重要的专业人才。

6.3 供应链整合壁垒

CIS供应链高度依赖专业半导体代工厂,这些代工厂的制程可针对不同像素设计性能进行定制,且不会影响模数性能、质量或可靠性。这些代工厂的产能主要被大型企业占据,通常需要支付高昂的制程设置与调校前期费用。CMOS图像传感器晶圆通常需要微透镜阵列和彩色滤光片阵列,这些均在晶圆级进行处理,并由专业彩色代工厂完成。完成后的晶圆需进行测试,并采用WLCSP或陶瓷封装等方法进行封装,这些工序通常由独立的封装厂处理。封装后的传感器随后会在内部或外包给外包封测公司供应商进行测试。协调这种多层生态系统需要强大的物流体系、质量控制系统和长期合约,以确保材料供应、良率一致性和同步产能爬坡。缺乏成熟合作关系和协调平台的新进入者难以确保及时供应、争取有利条款并维持端到端可追溯性,使得供应链整合成为一项重大壁垒。

6.4 下游技术壁垒

CIS产业的成功关键在于需具备将图像传感器整合至各类终端系统的深厚领域专业知识。领先供应商不仅提供原始CIS,更包含全方位支持,包括客制化光学设计、ISP参数调校、精密自动对焦算法及全系统校准服务,这些专业能力皆需透过与智能手机、汽车、监控及工业市场OEM的长期合作方能累积。举例而言,要在低光源安防摄影机实现可靠的HDR性能,或为医疗诊断设备校准色彩准确度,均需依赖专属测试流程、软件工具链及应用导向的验证方案。新进入者若缺乏此类专业技术,就必须组建含光学工程师、固件开发人员及应用专家的跨领域团队,并投资参考设计、验证实验室及与OEM的长期试点项目。若无这些能力,即便技术规格优异的CIS,在实际产品中仍可能表现不佳,使得下游专业知识成为获得市场认可的关键壁垒。

6.5 品牌认知壁垒

CIS产业由市场现有领导者长期建立的声誉所主导,这些企业的传感器产品经过数十年商业部署,持续展现高质量、可靠性与性能。OEM与模块制造商偏好选择这些知名品牌,以降低整合风险、确保供应链稳定性,并利用成熟的技术支持与固件生态系统。高规格的合作伙伴关系进一步强化客户信任,形成品牌实力推动广泛采用的良性循环。新进入者面临建立信誉的艰巨挑战,必须大量投资营销、争取标竿客户的试点项目,并通过严格认证展现长期实地可靠性。缺乏知名品牌背书或客户推荐的情况下,规模较小或新成立的CIS供应商难以打入设计导入流程并实现规模经济,使得品牌价值成为关键的进入壁垒。

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