2022年思特威(688213)研究报告 积极布局CIS安防领域,智能车载及手机领域增长潜力大

  • 来源:山西证券
  • 发布时间:2022/07/27
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思特威(688213)研究报告:CIS安防领域的领先供应商,智能车载及手机领域增长潜力大.pdf

思特威(688213)研究报告:CIS安防领域的领先供应商,智能车载及手机领域增长潜力大。专注于CMOS图像传感器,产品布局全面,业绩稳定快速增长。公司自成立之初即专注于CMOS图像传感器的研发、销售,形成了FSI-RS系列、BSI-RS系列及GS系列产品矩阵,系列产品矩阵覆盖了各领域的高中低端应用。受益于下游应用需求的大幅增加以及公司由安防监控向机器视觉、智能汽车、消费电子等非安防领域应用拓展和产品系列化的发展路径,公司业绩快速增长,2018年-2021年公司营业收入分别为3.25亿、6.79亿、15.27亿、26.89亿元,2019年-2021年同比增长109.21%、124.86%、76...

1. 思特威:深耕 CIS 领域,长于研发,成长迅速

1.1 设置特别表决权设置,凸显长期稳定发展意愿

思特威由徐辰博士于 2017 年 4 月创立。为了引入外部投资人、支撑公司业务发展,公司于 2017 年 6 月开始搭建红筹结构,构建以开曼思特威作为境外融资及持股平台,以香港智感微、思特威有限作为核心 业务经营主体的红筹架构。为了实施回归境内 A 股发行上市的计划,2020 年 6 月公司启动红筹架构拆除事 宜,至 2020 年 9 月份红筹架构拆除完毕。之后公司迅速实施了四轮外部融资计划增强自身资金实力,引入 了大华股份、国家产业大基金、海康智慧投资、小米产业基金等。

截至 2022 年 4 月 28 日,徐辰为公司的控股股东和实际控制人,徐辰持有公司股份 15.23%,通过特别 表决权拥有公司表决权比例 47.32%,莫要武直接持有公司 6.66%的股份,表决权比例为 4.14%,为徐辰的 一致行动人。公司目前共拥有 9 家全资子公司,分别覆盖研发、测试、销售等关键领域。此外,为了增强 公司经营战略的稳定性和连续性,公司先后设置股东超额表决权和股东特别表决权,赋予创始人徐辰特别 表决权。具有特别表决权的 A 类股份,相对于 B 类股份受到更严格的减持限制,使持有 A 类股份的股东会 更加重视公司的长期、稳定发展,制约其滥用特别表决权损害公司利益的行为。

1.2 产品布局全面,高端产品逐步出货中

公司自成立之初即专注于 CMOS 图像传感器(简称 CIS,下同)的研发、销售。CMOS 图像传感器按 照感光元件安装位置不同,可以被划分为前照式结构(FSI)和背照式结构(BSI);按照快门曝光方式不同, 可以被划分为卷帘快门(RS)和全局快门(GS)。

公司的产品可分为具备超低照度感光性能的卷帘快门产品,包括前照式结构 FSI-RS 系列产品和背照式 结构 BSI-RS 系列产品,以及擅长捕捉高速运动影像的全局快门 GS 系列产品,目前已经打造形成了 FSI-RS 系列、BSI-RS 系列和 GS 系列产品矩阵。

目前公司三个系列产品覆盖了各领域的高中低端应用。FSI-RS 系列具有低照度下优质的成像性能,被 广泛应用于光照环境相对稳定、被拍摄物体运动速度相对较慢的场景,目前应用范围已经覆盖了公司中低 端安防应用,以及高中低端汽车应用;BSI-RS 系列具有超低照度下出色的成像性能,主要应用于光照条件 相对复杂、对监控画面质量要求较高的场景,目前可以覆盖公司高端安防领域,以及高中端汽车产品;GS 系列拍摄高速移动物体时能还原其真实的影像效果,目前覆盖公司机器视觉领域,以及智慧交通领域。另 外,低端智能手机领域公司已有相应产品,中高端领域产品也处于正在研发导入中

1.3 研发经验丰富,员工持股提高团队稳定

创始人徐辰总经理及联合创始人莫要武副总经理和马伟剑副总经理均为公司的核心技术人员。公司现 有研发组织体系下,三名核心技术人员统领公司研发体系。总经理徐辰负责把控公司整体的研发和技术方 向,起到技术带头人的作用;副总经理莫要武直接负责公司设计研发部,是公司主要技术标准的起草者; 副总经理马伟剑直接负责公司的量产研发部,是公司产品产业化相关技术研发的带头人。研发核心团队成 员均拥有半导体行业超过 15 年的经验,且都间接或直接持有公司股份。

不断充实研发团队,股权激励提高稳定性。公司将研发和技术创新团队的能力视为核心资源,不断充 实研发团队。一方面坚持以研发型人才为主的多样化人才发展生态系统建设,将研发人才培养作为公司重 中之重,截至 2021 年 Q3,研发人员占比 39.47%,其中硕士及以上学历占比 55.64%。另一方面,公司于 2019 年底引入深圳安芯微(汽车 CIS 领域设计公司)研发团队扩大公司现有研发团队。公司还实施了充分的股 权激励计划,提高团队稳定性。目前公司拥有 6 个员工持股平台(思特威东、思特威坚、思智威、思感威、 思特威控股、思特威盛),合计持股公司 7.72%。

1.4 核心技术全部自研,把握方向充分布局

公司研发团队通过长期的发展积累自己的核心技术,并持续进行新技术的研发和知识产权申请,打造自有知识产权体系和核心技术体系。截至 2021 年 9 月 30 日,公司及其子公司共拥有专利 183 项,其中主 要专利 114 项,包含发明专利 74 项,核心技术 12 项,全部为自主研发。目前 12 项核心技术已经全部应用 于公司系列产品中。

CIS 主要性能参数中,总像素数是决定其成像质量最为关键的因素;在总像素数相同的前提下,其他参 数对产品最终的成像效果起重要影响。CIS 主要存在高像素、高帧率、高成像效果三个发展方向,这三个方 向对于 CIS 的发展提出了更高要求,一方面,随着像素数量的提升,所涉及的数据规模大幅增加,CIS 对于 数据读取和处理速度的要求也相应提高,高帧率的实现难度增加,同时大规模数据会带来更多 CIS 的串扰 问题,整体提升了产品的设计难度。另一方面,由于消费者普遍追求能够媲美单反相机的拍照效果和“轻”、 “薄”的手机外观,终端厂商在不断追求以上技术指标的同时,对于摄像头的小型化存在严苛的要求。

目前业内主要通过进一步普及 BSI 结构、发展堆栈式结构以及创新封装工艺等形式来解决上述问题。 在 BSI 工艺方面,公司创新推出背照式全局快门技术,预研迭代至第三代。为了加强整体成像效果, 采用 BSI 技术的高阶 CIS 逐渐在市场上普及,该技术改变了光线的入射方位,将电气组件与光线分离,有 效减少了光子的损耗,大幅提升 CIS 的量子效率,提升了暗光和室外场景下的拍照品质。

公司将 BSI 工艺 与全局快门 CIS 设计相结合,在 2017 年推出了第一代基于背照式(BSI)工艺的全局快门图像传感器芯片, 相比传统的前照式(FSI)工艺+全局快门架构,大幅提升全局快门芯片的量子效率及感光度,同时保障了 极高的快门效率,具有出色的性能指标。目前预研的第三代全局快门技术,致力于进一步将读取噪声降低 至小于 2 个电子,同时将快门效率提升一倍以上,进一步拓展至更多的智慧交通、工业相机以及单反相机 等应用场景。

在发展堆栈式结构方面,公司形成了丰富的技术储备,目前拥有堆栈式结构相关的 11 项专利、2 款在 售产品以及 6 项在研项目。堆栈式结构是在背照式结构基础上的进一步改良,将上层仅保留感光元件而将 所有线路层移到感光元件的下层,再将两层芯片叠在一起,从而大幅缩减芯片的整体面积;感光元件周围 的逻辑电路相应移至底层,可以有效抑制电路噪声从而获取更优质的感光效果。

但堆栈式结构使用多张晶 圆,工艺难度较高,生产成本较大,在 CIS 领域中主要应用在高端手机主摄像头、高端数码相机、新兴机 器视觉等特定领域,主要供应商包括索尼、三星、豪威科技以及公司。公司推出的基于 BSI 工艺的堆栈式 GS 产品具备高感光度、高量子效率、低噪声的特性,同时解决了全局快门下 HDR 的技术难题,可以实现 快速运动过程中物体的监测与识别,可运用于智慧交通等领域。随着公司对于堆栈式结构的持续研发投入, 未来公司基于堆栈式结构的 CIS 产品有望成为驱动公司业绩因素之一。

1.5 上下游合作长期稳定,构建供应链体系优势

公司采用 Fabless 模式专注于 CMOS 图像传感器研发、设计和销售工作,而将晶圆生产、封装等主要生 产环节委托给外部上游企业完成,再由公司自建测试厂完成了大部分的终测(FT 测试)环节的工作。

供应链是保障半导体及集成电路设计公司稳定发展的重要环节。在晶圆厂方面,公司与台积电、三星 电子、合肥晶合、东部高科等晶圆厂建立了紧密的战略合作关系;在封装厂方面,公司与与晶方科技、华 天科技、科阳半导体等封测厂也保持了良好的合作关系。近年来受终端产品需求旺盛、半导体产业链动态 变化等影响,晶圆产能持续紧张,获得上游晶圆代工厂的稳定供货至关重要。公司一方面积极拓宽供应链、 引入新的晶圆厂,将合作晶圆厂家有 2 家拓展至 5 家,并采取多区域供应链布局策略,在中国大陆、中国台湾地区、韩国等国家和地区均建立战略合作级别的晶圆代工以及封测合作平台,以“多管齐下”的方式,充 分且高效地整合供应链资源,为产能提供有力保障。

另一方面公司发挥自身的技术优势,不仅快速适配新 晶圆厂的生产流程和工艺特点,还能与供应商的产能以及战略需求进行有效融合,通过技术合作的方式, 在达成产品和工艺突破的同时,增强了供应商粘性。此外,为加强供应链稳定性,公司通过支付预付款的 方式获得后续产能保障。2018 年-2021 年,公司预付款金额及其占流动资产比例持续上升,其中截至 2021 年 9 月末,公司向台积电和凸版电子支付的预付款合计为 20,765.01 万元,占当期预付款余额的 87.56%;同 年 5 月,公司与合肥晶合签订了《2022-2023 产能预约合同》获取未来的产能保证。

对于国内外的晶圆代工厂商而言,不仅倾向于选择有自主技术、有产品能力的 Fabless 厂商进行供应合 作,Fabless 厂商下游深度绑定的行业客户资源同样为选择合作的重要因素。公司凭借长期的行业积累和杰 出的产品质量,积累了丰富的客户资源。公司采用经销+直销的销售模式,构建了由知名品牌终端客户+众 多中小规模客户群体组成的强大客户资源体系。

在经销商方面,公司选取了具有广泛客户覆盖以及专业技术支持和服务能力的经销商合作,前五大经销商中鼎芯无限、志远电子及淇诺科技三家,与公司在创立初 始就建立了合作关系,已有较长的合作历史,业务关系稳定,且均为上市公司子公司,实力较强,2018 年 -2021 年 1-9 月期间公司对其销售金额占营业收入比重达 50%及以上,为公司筑造稳定的业绩大盘。从 2019 年起公司重点拓展大型直销客户,通过缩短销售环节、优化服务内容、提高对客户的把控、提高对市场及 客户需求的响应速度,拓展包括大华股份、大疆创新、普联技术、天地伟业、雄迈集成、海康威视等直销 客户,出货量不断提升,其中大华股份、大疆创新、君视芯等客户自 2017-2018 年便开始与公司合作,业务 关系稳定。

公司能与下游客户保持长期稳定的合作关系,源自公司在研发到生产、售后各个环节能够为客户提供 良好的产品及服务体验。在研发环节深入参与到客户的产品设计方案,紧随甚至超前于客户日益提升的需 求,快速落实到产品开发中,以“小步快跑”的快速迭代方式在短周期内推出性能更出色、更契合客户需求的 新产品来服务客户;在生产环节,品控与质检上具有一定自主性,供应链管理部门、质量部门各司其职, 自建测试厂负责终测环节成为品控的关键,把控住产品质量的终端出口的同时根据公司产品的特性进行精 细的调整;在售后环节,公司以专业、迅速的技术支持和售后服务团队,快速解决客户在售前和售后遇到 的问题,协助客户产品迅速完成量产并及时解决客户使用产品中出现的问题,创造良好的客户体验。

1.6 业绩步入快速增长通道,成长性较强

公司营业收入步入快速增长期,带动净利润扭亏为盈。2018 年-2021 年公司营业收入分别为 3.25 亿、 6.79 亿、15.27 亿、26.89 亿元,2019 年-2021 年同比增长 109.21%、124.86%、76.10%;归属于母公司股东 的净利润分别为-1.66 亿、-2.42 亿、1.21 亿、3.98 亿元,2019 年-2021 年同比增长-45.38%、150.04%、228.93%。 公司营业收入增长迅速,一方面受益于下游应用需求的大幅增加、客户积极采购的市场环境,产品消化情 况良好;另一方面则由于公司由安防监控向机器视觉、智能车载电子、消费电子等非安防领域应用拓展、 产品系列化的发展路径带动存量客户渗透率提升以及产品结构升级带动量价增长双轮驱动,共同推动销售快速增长,在 2020 年公司净利润拐点初现,2021 年 1-9 月公司收入稳定高增叠加费率逐步降低,盈利步入 快升通道。

分产品来看,2018 年-2021 年 1-9 月,公司 FSI 系列销量分别为 5623.80 万颗、8575.26 万颗、13921.54 万颗、15271.20 万颗,实现销售收入分别为 28387.59 万元、47952.58 万元、88049.86 万元及 88169.79 万元; BSI-RS 产品销售量分别为 204.83 万颗、924.39 万颗、2762.04 万颗及 7460.76 万颗,实现销售收入分别为 3568.85 万元、14850.55 万元、47290.11 万元及 84137.44 万元;GS 系列产品销量分别为 38.79 万颗、489.93 万颗、2521.49 万颗及 3443.67 万颗,实现销售收入分别为 506.68 万元、4617.12 万元、17378.18 万元及 31958.50 万元。

产品结构升级与良品率提升,公司毛利率大幅提高。2018 年-2021 年 1-9 月,公司综合毛利率分别为 12.73%、18.14%、20.88%、29.76%;分产品来看,FSI 系列 2018 年-2021 年 1-9 月产品毛利率分别为 12.61%、 15.19%、12.31%、23.12%,BSI-RS 产品毛利率分别为 19.65%、23.15%、34.78%、34.69%,GS 产品毛利率分别为-29.09%、30.05%、26.50%、35.08%。公司毛利率水平大幅提升;主要源自:1)产品结构升级,毛 利率水平相对较高的 BSI-RS 和 GS 产品受到客户认可,销售收入占比提高,带动公司综合毛利率提升;2) 产品良率提升,公司在引入新的晶圆厂过程中依据新工艺条件对芯片重新设计并调校,良品率逐步提升, 进而带动单位成本下降。

2018-2019 年受股份支付扰动,期间费用率近年下降。2018 年-2021 年 1-9 月,公司期间费用分别为 19782.27 万、36921.55 万、17411.12 万和 21268.40 万元,占营业收入的比例分别为 60.94%、54.36%、11.40% 和 10.41%。其中 2018-2019 年公司向部分员工授予了期权,并在红筹架构拆除的同时等比例置换为公司股 权,因此产生了较多的股份支付费用,导致期间费用率较高。2020 年及此后公司期间费用率回落至正常水 平,公司销售、管理、财务费用率相对较低,销售费用主要包括人工成本、期权激励、市场推广费等支出, 2020 年-2021 年 1-9 月分别为 2.42%、2.19%;管理费用包括人工成本、股权激励、聘请专业机构费等支出, 2020 年-2021 年 1-9 月分别为 2.78%、2.00%;财务费用主要包括利息收支和汇兑损益,2020 年-2021 年 1-9 月分别为-0.89%、-0.33%。

研发费用维持高位,收入增长致费用率下降。公司每年均维持较大的研发投入,2018 年-2021 年 1-9 月 研发费用分别为 9336.08 万元、12222.44 万元、10843.82 万元和 13371.90 万元,占营业收入的比重分别为 28.76%、18.00%、7.10%和 6.55%。除受到股份支出费用影响外,由于公司经营规模的迅速扩大,研发费用 率随之下降。

可比上市公司包括 A 股上市的韦尔股份(2019 年完成对豪威科技及思比科的收购后主要产品包括 CMOS 图像传感器芯片)、格科微(CMOS 图像传感器和显示驱动芯片的研发、设计和销售公司)以及中国 台湾上市的晶相光电。其中韦尔股份及格科微的产品应用以手机为主,公司的产品应用以安防监控及新兴 机器视觉领域为主,下游应用市场不同,产品规格和技术要求也有所区别。

从 CMOS 图像传感器产品收入 来看,韦尔股份、格科微相对规模更高,但在 2018-2021 年期间思特威的复合增长更快;从 CMOS 图像传 感器产品毛利率来看,思特威毛利率水平低于韦尔股份、格科微,主要原因在于下游市场需求快速增长, 公司为抓住市场机遇,在新产品良率和成本充分优化前即大批量投产以保证客户供应,导致前期成本偏高。 从运营指标来看,公司应收账款周转率介于晶相光电和格科微、韦尔股份之间,由于公司采取的信用期较 短,应收账款整体规模较小,应收账款周转较快且较为稳定;公司存货周转率则高于可比上市公司,且自 2019 年随着公司收入规模扩大,存货周转有所加快。

2. 思特威:安防监控与机器视觉领域的领先者

在摄像头模组中,图像传感器是灵魂部件,决定着摄像头的成像品质以及其他组件的结构和规格,主 流的图像传感器包括 CMOS 图像传感器和 CCD 图像传感器。其中 CMOS 图像传感器的优势在于大规模生 产的标准流程工艺下单位成本更低,并且尺寸大幅缩减下保持着低功耗和低发热的优势。因此目前 CMOS 图像传感器已占据了市场的绝对主导地位,基本实现对 CCD 图像传感器的取代。

得益于安防监控、汽车电子和其他新兴领域的快速发展及多摄手机的广泛普及,CMOS 图像传感器的 整体出货量及销售额不断扩大。据 Frost&Sullivan 统计,自 2016 年至 2020 年,全球 CMOS 图像传感器出 货量从 41.4 亿颗快速增长至 77.2 亿颗,期间年复合增长率达到 16.9%;销售额从 2016 年的 94.1 亿美元快 速增长至 2020 年的 179.1 亿美元,期间年复合增长率为 17.5%。预计到 2025 年,全球 CMOS 图像传感器出 货量将达到 116.4 亿颗,2021-2025 年复合增长率保持 8.5%;销售额预计可达 330.0 亿美元,复合增长率保 持在 11.9%。

全球 CMOS 图像传感器市场竞争较为激烈且市场集中度较高,据 Frost&Sullivan 统计,2020 年全球 CMOS 图像传感器出货量前十家企业依次为格科微电子、索尼、三星、豪威、SK 海力士、思特威、意法半 导体、安森美、松下、晶相光电,CR10 达 94.6%;销售额前十家企业依次为索尼、三星、豪威、格科微电 子、SK 海力士、安森美、意法半导体、松下、思特威、佳能,CR10 达 94.2%。其中公司 2020 年 CMOS 图 像传感器出货量市场份额 2.47%,排名第 7 位;销售额市场份额 1.34%,排名第 9 位。

下游应用来看,根据 Frost&Sullivan 统计,智能手机为 CMOS 图像传感器的第一大应用市场,出货量 口径占比 78.5%,销售额口径占比 69.29%,其次为安防监控领域出货量及销售额口径占比均为 5%,汽车领域出货量及销售额占比分别为 5%、11%,此外还包括机器视觉以及医疗等其他领域。

2.1 安防产品奠定基本盘,高端系列放量推动持续增长

全球安防行业的发展与经济与科技发展状况、国际反恐态势及居民安保意识密切相关。随着近年来安 防视频监控在全球范围内的应用并逐步由发达国家向发展中国家延伸,全球安防监控 CMOS 图像传感器市 场呈现快速增长态势,成为复合增长最快的应用领域之一。根据 Frost&Sullivan 统计,全球安防监控领域 CMOS 图像传感器出货量从 2016 年的 1.4 亿颗增至 2020 年 4.2 亿颗,年均复合增长率高达 31.6%。销售额 则从 2016 年的 3.6 亿美元增至 2020 年的 8.7 亿美元,年均复合增长率高为 24.7%,预计 2025 年出货量和销 售额将分别达到 8.0 亿颗和 20.1 亿美元,市场份额占比将分别上升至 6.9%和 6.1%,预期年复合增长率将达 到 13.75%和 18.23%。

安防监控可按应用划分为传统安防和家用安防两部分。传统安防监控 CMOS 图像传感器的终端用户一 般为政府和企业。我国作为全球主要的应用市场,在平安城市、智慧城市和雪亮工程等政府项目大力推动 下,安防视频监控系统应用不断变广变深,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。中安网数据显示,2020 年我国政府类安防项目中标数 量供给 2186 个,总金额为 752.6 亿元,除第一季度受疫情影响数量和金额同比下降外,其余各季度呈现 30% 以上的增速。

另一方面,在近年中美贸易摩擦加剧的大环境下,国内本土安防产业链的显著优势、政府层 面对国产半导体产业的大力扶持以及国内厂商在技术层面的不断成熟,助推我国安防监控 CMOS 图像传感 器市场的快速扩张。IDC 数据显示,2018 年中国视频监控设备市场规模(不含家庭视频监控)为 106.3 亿 美元,其中摄像头支出占比为 64.3%,预计 2023 年中国视频监控设备市场规模将达 201.3 亿美元,年复合 增长率 13.6%;Frost&Sullivan 统计,我国安防摄像头出货量由 2016 年的 2.5 亿颗增长至 2020 难的 4.1 亿颗, 年复合增速达 13.16%,预计到 2025 年将突破 8 亿颗。

此外在家用安防领域,视频监控分辨率大幅提升导致 的产品迭代推动家庭安全监控设备出货量及市场份额均实现增长,2021 年出货量达 3220 万台,艾瑞咨询预 测到 2025 年中国家用摄像头出货量将达到 8175 万台,品牌商和运营商如小米、中国移动等都在积极提升 监控摄像头的渗透率,未来家用市场也将成为安防监控 CMOS 图像传感器的重要增长点。

公司从成立之初即专注于安防监控行业的 CMOS 图像传感器研发,为全球市场领先的供应商之一。从 下游应用领域的收入构成来看,安防监控领域收入为公司营业收入的主要来源,2018 年-2021 年 1-9 月,收 入的占比分别为 98.44%、92.62%、82.13%和 72.82%。公司在安防监控领域具备充分的技术积累,包括 SFCPixel®专利技术、近红外感度 NIR+技术、低照度下基于 FSI/BSI 工艺的夜视全彩技术、高温场景下暗电 流优化技术等核心技术,实现高感光度、宽动态范围、高温环境下暗电流无显著提升的产品特性。目前公 司已经发展成为全球领先的安防 CMOS 图像传感器供应商之一,据 Frost&Sullivan 统计,2020 年公司位居 全球安防 CMOS 图像传感器出货量第一,市场份额 34.76%;销售额全球第三,市场份额 22.18%。

产品布局全面、技术迭代迅速,中高端产品占比提升销售放量。公司安防监控领域产品覆盖低端、中 端及高端的 100 万像素至 800 万像素的全系列产品。公司在低端市场稳固地位的同时,一方面积极挖掘中 端市场的需求和机遇,另一方面持续不断地推陈出新,平均每款产品迭代周期不到 2 年,满足客户差异化、系列化的需求为客户的同时提供具备最前沿技术的产品。目前中高端产品已成为公司安防领域的主要产品, 产品收入占比从 2018 年的 6.41%提高至 2021 年 1-9 月的 71.78%,并且平均单价比低端产品提升了约 120%, 量价齐升带动公司产品结构升级。

高端产品技术对标国外,未来市场份额有望继续提升。虽然在高端产品的市场份额上,仍以索尼占据 领先的地位(2020 年销售份额 24.82%),但目前公司在技术上已经能够对标国外高端产品,在安防领域同 类像素产品对比中,公司安防领域产品的像素尺寸、帧率、分辨率以及光学尺寸等指标与索尼同领域产品 相当。未来,随着公司产品线越来越丰富、市场认可度越来越高以及高端 CMOS 图像传感器的国产替代需 求的推动,公司在高端产品市场的份额有望继续提升。

2.2 机器视觉领域少数供应商,技术驱动、应用丰富

机器视觉领域 CMOS 图像传感器的应用场景丰富。机器视觉是指利用图像传感器搭配多角度光源以获 取检测对象的图像,并通过计算机从图像中提取信息进行分析和处理,赋予机器“看”和“认知”的能力,实现 多场景下的识别、测量、定位和检测四大功能。随着 AI 和 5G 技术的商用落地,机器视觉不再局限于工业 中的应用,新兴的下游应用市场不断涌现;由此机器视觉领域内 CMOS 图像传感器的应用也可被分为传统 上的工业机器视觉应用,包括产线检测、不良品筛检、条码识别、自动化流水线运作等,以及消费级机器 视觉应用,如无人机、扫地机器人、AR/VR 等。

不同机器视觉应用场景对 CMOS 图像传感器的参数要求的 差异也比较大。例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;扫地机器人中用于测距的 CMOS 图像传感器由于有 3D 成像的需求,所以对 HDR、 感光度等特殊参数有一定的要求。

术突破驱动全球新兴领域 CMOS 图像传感器市场迅速扩张。全局快门技术(Global Shutter,GS)是 众多新兴 CMOS 图像传感器应用领域内的核心主体技术,采用全局快门模式的 CMOS 图像传感器中,每个 像素处都增加了采样保持单元,使得所有的像素可以同时用以捕获图像,从而避免了在高速拍摄场景下因 每行像素曝光时间差异而形成的“果冻效应“(即当相机与被摄对象之间存在相对位移时,画面所发生的直 线部分弯曲、边缘模糊和部分画面曝光错误等问题)。

根据 Frost&Sullivan 统计,全球新兴领域 CMOS 图像 传感器市场自2018年实现行业技术突破后迅速扩张,全局快门 CMOS图像传感器总出货量从2018年的1100 万颗迅速增至 2020 年的 6000 万颗,年均复合增长率高达 132.7%。随着下游应用的更多样化,其设备搭载 的摄像头数量也随之增加,因此全球新兴领域全局快门 CMOS 图像传感器市场规模预计将持续增长,总出货量 2025 年将增至 3.92 亿颗,年均复合增长率有望达到 35.7%。

新兴领域全局快门 CMOS 图像传感器的主要应用包括无人机、扫地机器人、AR/VR、新型家用式游戏 主机、智能教学终端和翻译笔等新型智能产品,都是近年来新涌现出来的增量应用。随着智能家居发展带 来的机器人家庭化、人工智能发展带来的生物识别普及化,可以预期未来将有层出不穷的新应用,据艾瑞 咨询数据显示,2020年中国家用智能视觉产品市场规模为331亿元,自2016年以来年复合增长率高达53.5%; 预计到 2025 年市场规模将达到 858 亿,年复合增长率保持在 21%。CMOS 图像传感器作为智能产品视觉模 块的重要组成部分,其综合性能的提升对于此类产品的升级换代至关重要;因此随着智能视觉产品对 CMOS 图像传感器的技术水平要求不断提高,有望促使全局快门 CMOS 图像传感器在领域内的使用加速铺开。

机器视觉领域是公司第二大产品收入来源,快速放量增长迅速。自 2018 年推出基于 BSI 工艺的消费级 30 万像素 GS 产品进入新兴机器视觉领域以来,销售增长迅速,收入规模由 506.68 万元增长至 31958.5 万元(2021 年 1-9 月),收入占比由 1.56%提升至 15.65%。其中公司在机器视觉领域产品均定位于高端,高端 产品收入占比为 100%,并于 2020 年实现超高端产品的销售,2021 年 1-9 月超高端产品销售占比进一步提 升至 1.75%。

公司是国内最早从事 GS 系列产品研发的 CIS 厂家之一,技术驱动工艺领先。GS 系列产品是采用全局 快门的 CMOS 图像传感器,有别于行业传统使用 FSI 结构作为全局曝光的技术路线,公司取得了关键技术 的突破,推出了 BSI 结构的全局快门 CMOS 图像传感器芯片,同时应用了高速低噪声多行列并行和移位读 出技术、全局快门架构下的 HDR 像素设计技术和高温场景下暗电流优化技术等核心技术,在拍摄高速移动 的物体时能还原其真实的影像效果,使得后续的图像处理不受图像畸变的干扰。

随后公司推出基于 BSI 工 艺的堆栈式 GS 产品,进一步提升了感光度、降低噪声;2020 年公司推出了基于第二代 BSI 全局快门技术 的高分辨率 GS 产品,读取噪声较前代产品再降低一倍,像素阵列扩展至 400 万和 900 万像素,可用于智慧 交通领域中的道路、车辆、行人的监测与识别,并于 2021 年实现量产。由于全局快门技术在经济和技术层 面的瓶颈,其直至 2018 年才实现大面积商用。因此根据 Frost&Sullivan 统计,全球范围内只有思特威、索 尼、豪威三家厂商拥有大规模全局快门 CMOS 图像传感器量产的能力,能够在此领域达到千万级别的年度 出货量;2020 年公司实现超过 2500 万颗新兴领域全局快门 CMOS 图像传感器出货,出货量位居行业第一。

产品应用范围广,未来逐步实现国产化替代。从应用角度,公司在机器视觉领域针对不同应用提供多 种规格参数的产品,包括无人机、扫地机器人、工业相机、人脸识别摄像头、驾驶员监测摄像头、ETC 卡 口摄像头、智能交通违章监摄等终端产品中,广泛覆盖下游客户的需求。尤其是在智能交通领域,公司布 局高像素、大靶面和高分辨率产品,锚定高端定位的同时解决客户需求痛点,成为除索尼外全球少数能供 应用于智慧交通领域的高分辨率全局快门产品的公司。从技术角度,公司机器视觉领域产品的像素尺寸、 光学尺寸、帧率、分辨率等指标与索尼同领域产品相当,未来有望逐步实现国产化替代。

3. 思特威:智能车载与手机领域的新进者

3.1 积极布局车载 CIS 领域,国产化替代潜力足

电动化、网联化、智能化成为汽车产业的发展潮流和趋势,智能化提升 ADAS 需求。2020 年 11 月国 务院办公厅发布《新能源汽车产业发展规划(2021—2035 年)》指出,电动化、网联化、智能化成为汽车产业的发展潮流和趋势。发展自动驾驶对我国具有的重要战略意义和社会经济价值,中共中央、国务院、国 家发改委、工信部、公安部等单位密集颁布了《交通强国建设纲要》《智能网联汽车道路测试管理规范(试 行)》等政策、战略规划,助力自动驾驶产业发展。高级辅助驾驶系统(ADAS)主要覆盖自动驾驶的 L0-L2 级别,可以视作自动驾驶汽车的前提。

随着未来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。根据佐思汽研的统计数据,2020 年中国乘用车新车前视系统(ADAS)装配量为 498.6 万辆, 同比增长 62.1%,前视系统装配量装配率为 26.4%,较 2019 年全年上升 10.9 个百分点。随着前视系统算力 提高以及功能的不断增加,预计到 2025 年,我国乘用车前视系统装配量将达到 1,630.5 万辆,装配率将达 到 65.0%。

自动驾驶的升级提升车载领域 CIS 市场规模。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。随着自动驾驶的不断升级,汽车上摄像头的数量和像素级别也会不断提升,以实现更加精 准的路况判断、信号识别及紧急状况判断,实现自动驾驶时全套 ADAS 功能将安装 6 个以上摄像头,主要 分为前视、后视、侧视以及内置。

自动驾驶下,汽车单车使用的 CIS 数量将从原先的 1~2 颗提升至 10 余颗,安全性要求及算法升级促使车用 CIS 像素规格升级,进而提升 CIS 平均单价,车载 CIS 将迎来量价齐升的 机会。据 Frost&Sullivan 统计,2020 年,全球汽车电子领域 CMOS 图像传感器的出货量和销售额分别为 4.0 亿颗和 20.2 亿美元,预计到 2025 年汽车电子 CMOS 图像传感器出货量和销售额将达到 9.5 亿颗和 53.3 亿 美元,年复合增长率将达到 18.89%和 21.42%,而中国车载摄像头的市场规模可以从 2021 年的 76.3 亿元增 长到 2025 年的 231.6 亿元,年均复合增长率达 32.0%。

公司已有技术形成外溢,积极布局车载。车载 CIS 对成像色彩、动态范围、夜视低照性能有较高要求, 这些性能需求与安防产品有一定相似性,公司可以充分发挥在安防领域的技术优势与经验积累。另外,智 能驾驶更看重成像的高动态范围、暗光成像能力和 LED 闪烁抑制。

公司自有研发团队与深圳安芯微团队共 同努力下,目前已拥有卷帘快门架构下的 HDR 像素设计(包括多重曝光 HDR 技术和 PixGain HDR 技术)、 ISP 片上集成二合一技术、LED 闪烁抑制技术等多项核心技术,可以实现感光度提升、宽动态范围、集成 ISP 功能的效果。针对车载图像传感器夜视性能、高动态范围、LED 闪烁抑制等核心需求,公司研发出了覆 盖 ADAS 系统、DMS(驾驶员监控)系统及 SAE 自动驾驶等级的智能视频图像解决方案的车载系列产品, 应用场景涵盖智能车载前装和后装的应用,产品层面从倒车后视、360 度环视、前视、ADAS、车内监控和 驾驶员疲劳检测实现全系列覆盖,能够适应不同的应用场景和技术需求。

后装已实现批量出货,前装仍在导入期,多个项目在研,国产化替代背景下有望提升市场份额。根据 Frost & Sullivan 统计,安森美、索尼、豪威三家厂商占据 2020 年度智能车载 CMOS 图像传感器的出货量市 场份额 91%,分别为 54%、29%和 8%,而公司尚属于智能车载领域的新进入者。目前在后装车载市场,公 司已分别在 2020-2021 年实现大批量出货,其中 2020 年出货量 2004 万颗,并实现销售额 9908 万元;2021 年 1-9 月出货量 1457.87 万颗,实现销售额 6413.79 万元。

在前装车载市场,由于前装车载电子均采用车规 级芯片,车规级芯片是汽车电子的核心,对产品可靠性及安全性有着严苛要求,一般需要符合质量管理体 系 IATF 16949、可靠性标准 AEC-Q 系列、功能安全标准 ISO 26262 等多项标准,通常需要 7-8 个月的认 证周期。在完成相关车规级标准规范的认证和审核后,还需经历严苛的应用测试验证和长周期的上车验证 才能进入汽车前装供应链。产品通过下游客户验证是实现销售的前提。目前公司已与多家主流整车厂的一 级供应商开展合作。

截至 2021Q3 公司已经有两款产品通过了车规级认证,并在多家主车厂开始量产验证和 小批量出货。此外公司在研产品丰富,部署了多个智能车载电子在研项目,如第二代自研 FSI 架构的 ISP 片上集成二合一技术的智能车载图像传感器设计、基于 BSI 架构以及堆栈式架构的 ISP 片上集成二合一技 术的车规级智能车载图像传感器设计等,不断升级迭代车载 CIS 产品。公司重点募投项目还将打造新一代 的车规级产品线,重点突破 LED 频闪抑制、HDR 成像等技术,以满足智能驾驶环视监测、前/后视监测、 变道辅助、车道偏离警告和驾驶员监测系统等功能应用。作为国内少数拥有自主知识产权、能提供车规级 芯片的厂商,公司可以为客户提供自主可控的国产化产品。在国产化替代背景下,公司未来有望进一步提 升市场份额。

3.2 智能手机 CIS 逐步出货,市场份额有望提升

作为全球 CMOS 图像传感器最大的细分领域,手机多摄趋势有望为智能手机领域 CIS 带来增量。据 Frost&Sullivan 统计,2020 年全球智能手机领域 CMOS 图像传感器出货量和销售额分别为 60.6 亿颗和 124.1 亿美元,占比分别达到 78.5%和 69.3%。近年来基于双摄手机向多摄手机过渡发展的趋势,单台手机上摄像 头数量的增长抵消了智能手机自身出货量放缓的影响。智能手机的多摄趋势也同步催生了“广角”、“长焦”、 “微距”和“人像模式”虚实焦融合等一机多类型摄像头的需求,使智能手机领域 CMOS 图像传感器市场 规模依然维持着增长态势。

根据 Frost&Sullivan 统计,全球智能手机后置双摄及多摄(三摄及以上)的渗 透率呈现持续上升趋势,预计至 2024 年后置双摄及多摄智能手机渗透率合计将达到 98.0%。与此同时,平 均单部智能手机所搭载的摄像头数量也在逐年上升,自 2015 年的 2.0 颗上升至 2019 年的 3.4 颗,年均复合 增长率达到 14.3%,此后预计将以年均 7.3%的增长率上升至 2024 年的 4.9 颗。智能手机摄像头搭载数量的 增加将直接带动了 CMOS 图像传感器市场需求的上升,预计至 2025 年,智能手机领域的 CMOS 图像传感 器出货量和销售额预计将分别达到 85.0 亿颗和 204.0 亿美元,保持持续增长趋势。

公司属于智能手机的新进者,已研发多款产品,部分产品开始逐步供货。全球智能手机 CMOS 图像传 感器市场主要由索尼、三星、豪威科技、格科微等厂商占据。根据 Frost&Sullivan 以销售额口径的统计,2020 年索尼以 46%的份额领跑全球市场,其次是三星占据 29%的份额,豪威科技占据 10%份额;以出货量口径, 2020 年索尼占据 24%市场分额,格科微占据 22%市场份额,三星和豪威分别占据 19%和 15%的市场分额。

作为智能手机领域的新进者,公司用于安防应用领域的部分技术如 SFCPixel®专利技术、近红外感度 NIR+ 技术、低照度下基于 FSI/BSI 工艺的夜视全彩技术,可以向智能手机领域输出,在同样的像素下可以取得更 好的低照度性能,更高的信噪比和更宽的动态范围。

公司拥有的主要专利中有 21 项专利可用于智能手机领 域,研发并量产了从 200 万到 1600 万像素的多款 CMOS 图像传感器 CIS 产品,形成较为丰富和全面的产品 线,具备高端 CMOS 图像传感器供应能力,应用领域覆盖手机产品的主摄、长焦、广角、微距和景深等。 目前,公司智能手机领域产品已获得部分主流手机品牌的认可,并实现中低端产品的销售。自 2021 年第一 季度起,公司已开始大批量供货给多家手机整机厂和手机 ODM 厂商,并在多家市场主流品牌厂商进行验证 和产品导入。随着产品验证和市场导入进度的推进,公司产品在手机领域的销售规模和市场认可度有望提 升。


(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。)

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