图像传感器分类、组成、技术迭代及应用情况如何？

CIS下游市场广阔，多领域驱动增长。

图像传感器主要分为 CCD（电荷耦合器件）图像传感器和 CMOS 图像传感器，如今 CMOS 图像传感器已经取代 CCD，并在图像传感器市场占据了绝对主导的地位，CCD 仅在卫星、 医疗等专业领域使用。 CMOS 图像传感器是摄像头模组的核心部件。当外界光线照射到 CMOS 图像传感器上的 时候，传感器拥有的感光单元阵列会发生光电效应，光电效应使得阵列上的每个感光单元 产生对应外界色彩和亮度的电荷信号，之后信号会被模拟-数字转换电路转换成数字图像 信号，从而还原出现实的影像。

CMOS 图像传感器是模拟电路和数字电路的集成，主要由四个组件构成：微透镜、彩色 滤光片（CF）、感光二极管（PD）、电路层。光通过具有球形表面的微透镜后聚拢穿过彩 色滤光片，拆分成为红、蓝、绿色光进入感光二极管内并转化为电子，再经由像素电路转 化为电压信号，最后通过逻辑电路输出成为图像数字信号。

CMOS 图像传感器技术不断迭代，可根据感光元件安装的位置主要分为前照式结构（FSI）、 背照式结构（BSI），以及在背照式结构基础上进一步改良的堆栈式结构（Stacked）。前 期的 CIS 主要是 FSI 结构，其主要优点是工艺条件相对较易实现并且制造成本相对较低， 但它的感光元件在底层导致在整体性能方面有一些局限性；BSI 技术将感光元件层的位置 更换至线路层上方，感光层仅保留感光元件的部分逻辑电路，光线可以从背面入射直接到 达感光元件层，感光效果显著提升；在 BSI 的基础上，Stacked 结构在上层仅保留感光元 件而将所有线路层移至感光元件的下层，再将两层芯片叠在一起，大幅度的缩减了芯片的 整体面积，同时制作工艺也更为复杂。

应用领域广泛，智能手机为最大下游市场，汽车电子等领域快速成长。CIS 可运用于安防 监控、智能手机、工业、计算机、国防航空和汽车电子等领域，其中占比最大的下游领域 为智能手机领域。随着安防监控、机器视觉和智能车载摄像头的高速发展以及智能手机多 摄化的广泛普及，CIS 市场规模呈增长态势。根据 Yole，2022 年全球 CIS 市场规模为 213 亿美元，预计 2028 年将增长到 288 亿美元，年均复合增长率为 5.1%。

安防监控：对可靠性、苛刻环境下工作性能、信噪比等要求较高。安防摄像机需要在可见 光不足、暴晒高温以及其他各类的苛刻环境条件下保持长时间正常工作，除常规参数达到 基本要求外，其最重要的技术参数包括信噪比、HDR 和量子效率，同时对耗电量、极端温度条件工作性能等也有较高的要求。 智能手机：追求高像素。5G 时代手机用户对智能手机的拍摄功能有很高的需求，智能手 机的拍摄功能，包括分辨率、清晰度、美观度和全场景适应能力，已成为智能手机的核心 亮点，因此对图像传感器的超高像素的要求非常高。 汽车电子：要求高可靠性、高动态范围等。汽车电子应用领域内，由于隧道场景对 CMOS 图像传感器的动态范围要求极高（一般在 100dB 以上），同时高端的车载 CMOS 图像传 感器由于需要识别精准红绿灯信号，所以对于 LED 闪烁抑制技术要求非常严苛。除此之 外，CMOS 图像传感器的帧率、量子效率、高温工作性能以及全场景的适应能力等也是重 要参数。 机器视觉：参数要求维度差异大。机器视觉应用场景比较丰富，对性能参数要求的维度差 异也比较大。如高速应用场景对快门速度要求很高，需要图像传感器具有很高的帧率以避 免高速场景下的误判导致事故发生。而对于如扫地机器人中用于测距的 CMOS 图像传感 器而言，由于有 3D 成像的需求，所以其对 HDR、感光度等特殊参数有一定的要求。

索尼、三星两家占据全球大约 61%的市场份额，国产厂商加速追赶。根据 Yole 数据，2022 年 CIS 全球市场规模为 213 亿美元，其中索尼以约 42%的市场份额保持领导地位，其次 是三星（19%）和 OmniVision（11%），格科微和思特威分别排名第七、第八，市占率为 4%、2%。

智慧安防的基础是视频技术高清化。近年来，安防监控经历了模拟化、网络化、高清化， 正朝着数字化、智能化、超高清化等方向快速发展。随着社会发展和人们对安全的高度关 注，人们对视频清晰度的要求也不断提升，高分辨率已经成为高端安防应用 CIS 产品的发 展趋势。

根据 Yole，受需求减弱和行业景气度下降等因素影响，2022 年全球安防监控领域 CIS 市 场规模为 12.41 亿美元，同比出现下降。随着下游库存水平持续降低、客户需求的逐步回 暖，安防行业朝着数字化、智能化、超高清化等方向快速发展，安防监控领域景气度有望 回暖，Yole 预计 2028 年全球安防监控领域 CIS 市场规模达到 32.8 亿美元。 1）全球安防市场的应用范围将进一步扩大，如智能视频监控系统、门禁系统、停车场管 理系统、人脸识别系统、入侵报警系统及智能交通系统等，新的应用需求将会正向传 导至上游 CIS 供应商，驱动新的增长。 2）枪球联动摄像头比重增长显著。根据洛图科技线上监测数据，2024 年上半年，枪球联 动摄像头比重增长显著，其销量份额首次超过球机，占比达到 19.5%。 3）双目和多目监控摄像头渗透率提升。洛图科技线上监测数据显示，2024 年上半年，双 目和多目监控产品的合计销量占比达到 31.9%，同比增长了 20.2 个百分点。 4）监控摄像头像素增加。在单目市场中，300 万和 400 万像素为市场主流，随着监控画 质的升级，500 万和 800 万像素市场占比逐渐提升。 5）家用领域提升监控摄像头渗透率。随着人们生活水平的提升，对城市生活安全保障有 着更高的要求，未来家用市场也将成为安防监控 CIS 的增长点。

智能手机是 CIS 最大应用市场，市场规模有望保持稳健增长。Yole 数据显示，2022 年全 球智能手机 CIS 市场规模为 134.52 亿美元，同比持平。尽管全球智能手机销量已进入存 量市场，但高端智能手机对于相机的拍摄性能要求越来越高，同时智能手机平均摄像头搭 载数量仍在逐渐上升，将驱动智能手机 CIS 市场规模保持稳定增长，Yole 预计 2028 年全 球智能手机领域 CIS 市场规模达到 167.2 亿美元。

手机平均摄像头搭载数量提升，并逐渐向更高分辨率演变。智能手机市场一直以来都是 CIS 在全球及国内最大的应用市场，从 2000 年起第一款单摄手机问世，到 2011 年推出 双摄手机，再到如今的四摄甚至五摄手机发布，手机的摄像头数量持续增加。根据 Yole 数据显示，2022 年单部智能手机的平均摄像头数量是 3.9 个，预计到 2028 年单部手机的 摄像头数量将会增加到 4.6 个。同时终端用户对于更强拍照性能的追求推动了 CIS 向着更 高像素的方向不断发展，目前，主流智能手机品牌旗舰机型的主摄像头像素水平已达到 4800 万至 6400 万，甚至部分机型已采用了 1 亿像素的摄像头。

2022 年车载 CIS 市场保持持续增长，根据 Yole，2022 年全球 CIS 市场规模达到 21.86 亿美元，较上年增长 28%，预计到 2028 年市场规模将达到 36.27 亿美元。

在汽车智能化发展趋势下，汽车电子市场成为了 CIS 市场新的增长点。近年来，CIS 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。而随着未来汽车电动化的趋势及自动驾驶技术的发展，ADAS（高级自动驾驶辅助系 统）的应用将越来越广泛。

车载摄像头数量不断增加，对 CIS 的需求持续提升。车载电子领域中，根据不同 ADAS 功能的需求，车载 CIS 安装的位置可分为前视、后视、侧视、环视以及内置。同时，根据 智能驾驶的不同级别对应着车辆自主性的不同程度，可分为 L0-L5 级别。随着智能驾驶级 别的提升，车辆对摄像头的种类和数量的需求也随之增加，以满足更复杂的感知和决策需 求。目前，车载摄像头数量和像素都在持续上升的阶段。 根据盖世汽车研究院，2023 年中国前装车载摄像头的搭载量为 6795 万颗，预计 2025 年 将达到 1 亿颗，呈现快速增长态势。各类摄像头中，2023 年环视摄像头搭载数量最多， 达到 3285.7 万颗，前视摄像头的渗透率最高，达到 55.6%。