2024年光谱分析行业专题报告：光谱分析进入手机，摄像头产业链增添新活力

一、光谱分析在手机上逐渐兴起

光谱一般是指波长覆盖紫外到红外波段的电磁波频谱，反映了光波与物质相互作用 的丰富信息，不同波段的光谱记录着不同类型能级跃迁的辐射信息。其中，电子跃 迁对应紫外和可见光波段，分子的振动和转动能级跃迁则对应于红外乃至微波波段。 每种物质都有特征吸收、发射或散射光谱，因此光谱也被称为物质的“指纹”，通 过光谱分析可以鉴别物质并确定其化学组成。

光谱分析应用领域十分广泛。随着遥感技术的兴起，人们期望同时探测物体的图像 和光谱信息，这催生了光谱成像技术，它能够获得包含二维空间和光谱信息的三维 数据立方体，超越人眼感知能力，在疾病诊疗、精准农业、食品安全、天文探测、人 脸识别等诸多领域有着重要的应用前景。

谱分析在手机上逐渐兴起。目前光谱分析在手机上的应用，主要体现在分区色温、 优化自动白平衡，以提升手机摄像头的色彩表现。搭载光谱成像芯片的手机摄像头 可以根据不同区域的光照情况来动态调整色温，使得照片的各个部分都能够呈现出 最自然和真实的色彩。 以自动白平衡（AWB）为例。AWB是手机摄像头中一个关键的图像处理功能，用于 确保拍摄的照片在各种光照条件下都能呈现出准确的颜色。传统的AWB算法通常依 赖于RGB传感器的数据，而通过光谱成像芯片能够提供更丰富的光谱信息，使得 AWB算法可以更精确地识别和校正不同光源下的颜色偏差。在混合光源环境下，光 谱成像芯片可以更准确地分辨不同光源的光谱特性，从而进行更精确的白平衡调整。 未来，基于光谱成像芯片的手机将逐步推出皮肤检测、健康监测、食品检测等功能。 目前，苹果、华为、小米、OPPO、VIVO等品牌已均在旗舰机型中采用过色温/环境 光传感器。

（1）苹果——光谱传感分析

iPhone X中的ams光谱传感器位于手机正面，主扬声器上方，与接近传感器和前置 MEMS麦克风共用柔性电路板。ams为iPhone X智能手机定制开发了一款6通道多光 谱传感器，包括紫外光、红光、绿光、蓝光、和两种近红外光。可利用该传感器感知 环境的CCT水平，进而调整显示颜色和亮度。直至iPhone 14系列首次配备双环境光 传感器，改善自动亮度调节和后摄曝光。

（2）华为——光谱成像分析

根据中关村在线，在P50 Pocket上，华为将超光谱摄像头捕获的信息（3200万像素 的紫外摄像头）用于美颜的计算。 根据华为官网，在Pocket 2上，华为进一步运用XD Fushion Pro人像引擎，无论是 自拍还是拍人都能拥有真实的五官妆容和光影质感，并对脸型和皮肤的一些细微瑕 疵进行自然的修复，进而优化美颜效果。同时还具备防晒、深层晒斑检测功能，检测 后可自动生成晒斑状况解析，配备专业护理建议供用户参考。

二、光谱分析技术快速发展

光谱成像分为分光和成像两个部分，分光部分完成光谱维获取，成像实现对目标的 空间维成像。 成像部分，传统光谱成像技术存在一定痛点。传统光谱成像技术基于传统棱镜色散、 光栅衍射或干涉原理，需要精密的器件和足够的光程来将不同波长的光分开，一般 采用空间扫描或波长扫描的模式，无法实时获取视野场景中各像素点的光谱信息。 从原理上导致光谱成像仪器，体积庞大、价格昂贵，成像速度缓慢，制约了光谱成像 技术的应用。

分光部分，可捕捉的波长数量与空间分辨率之间是一种权衡关系。 从光谱分辨率来看，光谱可以分为多光谱，高光谱，超光谱。三者之间的区别主要在 于在相同波段下光谱的分辨率以及光谱通道个数。多光谱的光谱分辨率一般在几十 个nm左右，通道数只有几个，通常情况下通道数不会超过10个。高光谱的光谱分辨 率一般都在几个nm的水平，通道数一般都在上百个。对于超光谱来说，光谱分辨率 都在一个nm以下，因为光谱分辨率很高，所以通道一般都是连续的，通道数都会很 高。 光谱分析中空间分辨率和光谱分辨率的相互制约主要受影像信噪比限制影响。通常 全色影像具有较宽的波谱范围，进入其中的光子能量较多，其信噪比自然也就较好， 成像质量更高；而多光谱影像相比于全色波段各波段光谱范围较窄，进入其中的光 子能量较少，为了收集更多的光子能量以确保多光谱影像具有较高的信噪比，其所 在传感器的感光单元尺寸往往较大，传感器拍摄时的瞬时视场角（IFOV）较大，影 像的空间分辨率更低。因此在实际应用中，快照式光谱成像技术目前暂时无法同时 兼顾频谱精度、空间分辨率、成像速度，需要进行权衡。

为解决传统光谱成像痛点，微型化光谱技术快速发展。随着加工技术的进步和计算 机能力的提升，微型化光谱技术也得到快速发展。早期微型光谱仪主要依赖于微制 造领域的突破，光刻和蚀刻工艺的进步以及MEMS技术的持续发展，让复杂的微型 色散器件、滤光器件和傅里叶变换系统的制造成为可能。基于色散、窄带滤光、傅里 叶变换和计算光谱重建方案的小型化光谱系统方案相继出现。

计算光谱仪成为最具有发展前景的研究方向。随计算能力的大幅度增强、计算成本 的大幅度降低、压缩感知和深度学习等数学工具的发展为微型光谱仪的发展注入新 活力。由于光谱仪的性能不仅可以通过增强硬件设备实现，也可以通过软件的优化 实现，因此计算光谱仪成为了最具有发展前景的研究方向。围绕计算光谱成像，一 系列片上光谱成像方案相继提出，如超表面、彩色滤光片、量子点等。

超表面

基于超表面的快照式光谱成像技术方案，通过设计不同结构的超表面单元，能够实 现对空间各点入射光频谱的宽带调制。可解决传统光谱成像技术无法实时获取视野 场景中各像素点的光谱信息。 以与光科技为例，其通过硅基超表面实现对入射光的频谱域调制，利用CMOS图像 传感器完成频谱域到电域的投影测量，再采用压缩感知算法进行光谱重建，并进一 步通过超表面的大规模阵列集成实现实时光谱成像。

彩色滤光片

彩色图像传感器通常是在各像素的光电二极管上构建红、绿、蓝3种彩色滤光片，而 在多光谱图像传感器，在光电二极管上构建了彩色滤光片，可分别透过不同波长的 光线。 （1）与光科技。根据公司官网，与光科技整合了产业链彩色滤光片方案，结合自研 光谱重构算法和目标应用算法，提供了一种低成本的消费电子端光谱成像解决方案， 一次拍照可以同时获得图像和光谱信息立方。 （2）索尼。根据公司官网，索尼的多光谱图像传感器IMX454在光电二极管上构建 了8种滤光片，可分别透过不同波长的光线，与其专门设计的索尼自研信号处理软件 相结合。可以和普通相机一样，一次拍摄即可获取二维图像，适用于多种场景。 （3）吉林求是。根据公司官网，公司采用多种材料制基于成熟CMOS代工产业链制 成彩色滤光片，替代RGB滤光片，进一步根据材料光学特性构建重建算法，输出成 像信息和光谱信息。

光谱成像芯片在手机领域成长空间广阔。随小型化光谱系统方案愈发成熟，为实现 更好的拍摄质量，同时拓宽手机摄像头的功能，光谱分析在手机上逐渐兴起。目前 各大手机厂商在旗舰机型中已经采用过色温/环境光传感器，未来随光谱分析功能渗 透率持续提升，光谱成像芯片在手机领域市场空间广阔。

根据上述敏感性分析，如我们认为手机光谱成像芯片市场规模未来有望提升至5~10 亿美金，市场空间广阔。

三、光谱分析产业链重点公司

光谱成像芯片的产业链由上游的CIS、材料、代工，中游的多光谱方案设计、模组、 封测，以及下游的终端产品构成。目前，在多光谱方案设计、CIS及模组&封测厂商 方面，我国已逐步走进舞台中心。在材料和光谱调制层的制备工艺领域，目前已成 为我国光谱成像芯片产业发展需要突破的关键节点。

多光谱方案厂商

1、与光科技

公司基于自主创新的计算光谱技术，并布局了包括超表面、彩色滤光片等多种光谱 分光技术，专注于为全球客户提供先进的光谱芯片和智慧感知方案，为行业赋能， 支撑客户高效发展，为智能手机、医疗器械、机器视觉、增强现实、自动驾驶、智慧 城市等行业拓展新的传感维度，致力于让光谱感知无处不在。根据公司官网表述， 与光科技主要产品包括：

（1）复虹®光谱传感。致力于为消费电子、AIOT及通用行业客户创新应用提供高精 度、小微型化的光谱传感产品，采用与光科技的创新UltraPix ®技术和微纳结构超表 面设计实现芯片级光频谱域调制，响应波段从可见光延伸到近红外，具有高集成度、 低成本的特点。作为物质指纹，光谱是人类认识世界的重要信息载体。 复虹®系列光谱传感产品是一种可在线检测、环境适应性强、支持大批量生产的新型 光学传感方案，可用于环境光或人造光源、颜色和物质的检测分析，支撑进一步实 现精细化管理、分级分类、质量控制等应用。复虹系列产品包括多波段可选的传感 器IC、可集成模组式产品组合及相关算法和软件，适用于便携、手持或小型化设备， 赋能客户实现光谱传感分析类应用开发。

（2）斓彩®光谱成像。致力于为消费电子、AIOT及通用行业客户创新应用提供快照 式、小微型化的面阵光谱成像产品。该系列产品支持灵活客制化光谱通道数与空间 分辨率，拓展多种响应波段，具有高集成度、低成本的特点。 斓彩®系列光谱成像产品，与传统的棱镜色散、光栅衍射或干涉分光的光谱成像产品 不同，无需众多精密器件的组合和分光所需的固有光程，大大减小体积和成本；同 时解决了现有光谱成像技术采用逐点逐行扫描或波长扫描方式而无法实时获取视场 中各像素点光谱信息等痛点，开创性地为广大领域的应用提供实时面阵光谱成像的 解决方案。与光科技的光谱成像技术在纽扣大小的芯片上集成数百万个微型光谱传 感器，可快速获得大规模阵列的光谱成像。基于此先进技术开发的斓彩®系列产品， 包括传感器IC、可集成模组式产品组合及相关算法和软件，适用于便携、手持或小 型化设备，在消费电子、机器视觉、数字农业、智慧医疗、环境等诸多领域的创新应 用上有着较大发展潜力。

2、索尼

索尼半导体解决方案集团以图像传感器为核心，在与智能手机、数码相机等紧密相 关的成像领域以及与车载、安防、工业等紧密相关的传感领域开展半导体相关产品 及解决方案的研发、产品企划、设计、生产与销售。 根据公司官网信息，索尼多光谱图像传感器IMX454在光电二极管上构建了8种滤光 片，可分别透过不同波长的光线。通常的多光谱相机内置棱镜和衍射光栅等分光元 件，采用以一定速度移动被摄体或相机进行拍摄的机制，因此拍摄场景有限。而使 用IMX454，可以和普通相机一样，一次拍摄即可获取二维图像，适用于多种场景。

3、求是光谱

吉林求是光谱数据科技有限公司（求是光谱），成立于2017年。公司研发团队骨干 由长春理工大学教授组成，该公司也基于彩色滤光片开发了光谱芯片相关产品。提 出全新的成像光谱芯片技术架构体系，并完成芯片的流片、封装和测试。 根据公司官网信息，公司已形成芯片、模组、光谱相机等系列产品，可应用于智能手 机、智能家居、汽车电子、工业检测、智慧农业、医疗健康等诸多行业，为合作伙伴 提供成像光谱产品和光谱解决方案以及光谱大数据支持，共同构建光谱应用生态。

CIS厂商

1、豪威科技

公司致力于提供传感器解决方案、模拟解决方案和显示解决方案，用于多个行业的 众多应用领域，提供解决方案赋能诸多市场（包括汽车、手机、家居安防、医疗及 AR/VR等新兴技术领域）的关键任务应用。 根据公司官网，公司是CMOS图像传感器行业内最先将BSI技术商业化的公司之一， 并于2013年将PureCel®和PureCel®Plus技术付诸于量产产品。手机领域中，根据手 机市场对高像素、景深控制、光学变焦、生物特征识别等应用场景需求，公司Pure Cel®、Pure Cel®Plus、RGB-Ir等核心技术的应用能为手机提供业内高质量的静态 图像采集和视频性能。在低光照的情况下也能保证较高的图像捕捉性能。搭载公司 高动态范围图像（HDR）技术的图像传感器能够有效的去除伪影，可实现极高对比 度场景还原。

2、格科微

公司主营业务为CMOS图像传感器和显示驱动芯片，目前主要提供QVGA（8万像素） 至5,000万像素的CMOS图像传感器和分辨率介于QQVGA到FHD+之间的LCD以及 HD和FHD的TDDI显示驱动芯片，主要应用于手机领域，同时广泛应用于包括平板电 脑、笔记本电脑、可穿戴设备、移动支付、汽车电子等在内的消费电子和工业应用领 域。手机领域，公司已实现1,300万-3,200万像素产品全线量产。 公司于近期发布《关于5,000万像素图像传感器产品量产出货的自愿性公告》，5000万像素图像传感器产品实现量产出货，进入海内外中高端品牌手机后主摄市场。

3、思特威

公司的主营业务为高性能CMOS图像传感器芯片，产品广泛应用在安防监控、机器 视觉、智能手机、汽车电子等众多高科技应用领域。 根据公司中报，智慧安防领域，继续保持全球市场领先地位。智能手机领域，公司应 用于旗舰手机主摄、广角、长焦镜头的高阶5000万像素产品已开始量产销售出货量 均大幅上升。汽车电子领域，公司与多家主流厂商继续深化合作，覆盖车型项目数 量大幅增长，行业解决方案能力进一步完善，应用于智能驾驶辅助系统(ADAS)的CIS 产品首获商业量产订单，品牌影响力显著提升。

封装和模组厂商

1、晶方科技

公司专注于传感器领域的封装测试业务，拥有多样化的先进封装技术，同时具备8英 寸、12英寸晶圆级芯片尺寸封装技术规模量产封装线，涵盖晶圆级到芯片级的一站 式综合封装服务能力，为全球晶圆级芯片尺寸封装服务的主要提供者与技术引领者。 根据公司财报，公司封装产品主要包括图像传感器芯片、生物身份识别芯片、MEMS 芯片等，相关产品广泛应用在手机、安防监控、身份识别、汽车电子、3D传感等电 子领域。同时，公司通过并购及业务技术整合，有效拓展了微型光学器件的设计、研 发与制造业务，拥有一站式的光学器件设计与研发，完整的晶圆级光学微型器件核 心制造能力，相关产品广泛应用在半导体设备、工业自动化、车用智能交互等市场 领域。

2、丘钛科技

公司为一间全球领先的智能移动终端中高端摄像头模组及指纹识别模组制造商，以 全球智能手机及平板计算机品牌、物联网(IoT)和智能汽车等智能移动终端的中高端 摄像头模组和指纹识别模组市场为主。 根据公司官网，公司是摄像头模组制造中采用板上芯片封装(COB)、薄膜覆晶封装 (COF)技术、板上塑封(MOB)及芯片塑封(MOC)技术以及能够批量生产及销售一亿八 百万像素及以上超薄摄像头模组、双/多摄像头模组、3D模组和屏下指纹识别模组等 不同工艺指纹识别模组的制造商之一。公司产品覆盖了二百万像素至一亿八百万像 素的超薄摄像头模组、双/多摄像头模组、光学防抖摄像头模组、3D摄像头模组、车 载摄像头模组、智能家居摄像头模组、电容式指纹识别模组和光学式屏下指纹识别 模组等。

3、舜宇光学科技

公司为全球领先的综合光学零件及产品制造商，主要从事设计、研发、生产及销售 光学及光学相关产品。产品包括光学零件（例如车载镜头、车载激光雷达光学部件、 虚拟现实空间定位镜头、手机镜头、数码相机玻璃球面镜片及其他光学零部件）、光 电产品（例如车载模块、 VR折迭光路模块、 VR视觉模块、手机摄像模块及其他光 电模块）及光学仪器（例如智能检测设备及显微镜）。 根据公司官网信息，目前公司已经形成了手机行业、汽车行业、安防行业、显微仪器 行业、机器人行业、AR/VR行业、工业检测行业、医疗检测行业八大事业板块。现已 与相关业务板块的全球知名客户达成稳定、紧密、长期的战略合作关系，其中车载 镜头的市场占有率连续多年位居全球首位，手机镜头、手机摄像模组市场占有率位 居全球第一。

4、欧菲光

公司深耕光学光电领域二十余年，拥有智能手机、智能汽车、新领域三大业务体系， 为客户提供一站式光学光电产品技术服务，主营业务为光学摄像头模组、光学镜头、 指纹识别模组、3D ToF、智能驾驶、智能座舱、车身电子和智能门锁等相关产品 的研发、设计、生产和销售。 根据公司官网，光学摄像头模组领域，公司是国产中高端智能手机摄像头产品的领 先供应商。公司超级EIS防抖算法达到行业顶尖的水平，MGL多群组镜头主动对位技 术、CMP/GMP小型化模组封装技术等持续迭代，公司摄像头模组产品在技术性、稳 定性和制造效率上持续领先业界；浮动微距模组、潜望式长焦微距模组、芯片防抖、 可变光圈和伸缩式模组等已实现持续量产；10倍连续变焦技术完成技术攻关，正积 极研究镜头&VCM（音圈马达）＆模组工艺一体化、制程一体化、设计一体化等先进 的模组及制程技术。

滤光片厂商

1、TOPPAN

TOPPAN为图像传感器制造商提供高质量的彩色滤光片阵列。根据公司官网表述， 通过充分利用积累的彩色滤光片技术、半导体相关技术和其他尖端技术，公司可提 供高度可靠的产品，以满足每个客户的需求。 根据公司官网表述，公司通过材料设计和素材合成技术，提供薄膜和涂层材料等用 途广泛且功能强大的独创材料。此外，公司持续进行高分辨率、高像素密度的技术 开发，例如通过最佳微透镜形状提高光收集性、高分辨率彩色光刻胶和超微树脂。 此外，凸版迪色丝电子传感器(上海)有限公司（原名称：凸版中芯）成立于2004年， 由日本凸版和中芯国际合资成立，是世界知名彩色滤光片（OCF）和微透镜（ML） 生产企业，主要从事成像传感器的设计；设计、生产、加工晶圆彩膜/微型镜头及其 相关产品，加工晶圆片，组装模件，销售自产产品等。为成长迅速的智能手机、数码 相机、车载摄像头市场提供芯载彩色滤光片。 因此，TOPPAN集团在彩色滤光片的材料设计与生产、滤光片生产和加工方面具有 明显的领先优势,截止目前是全球范围内唯一实现多光谱彩色滤光片量产代工的厂 商。

2、美迪凯

公司主要从事精密光学、半导体声光学、半导体微纳电路、半导体封测、智慧终端的 研发、制造和销售。精密光学零部件产品中，公司产品包含智能手机摄像头滤光片 组立件、安防摄像机摄像头滤光片组立件、光学低通滤波器、红外截止滤光片、光学 波长板、吸收式涂布滤光片、窄带滤光片等产品。 2022 年1月18日公司发布公告称 ，凸版迪色丝（原名：凸版中芯）凸版迪色丝公司 全资子公司浙江美迪凯光学半导体有限公司签署了《图像传感器（CIS）晶圆光路系统委托加工合同》，目前凸版迪色斯向美迪凯光学半导体无偿提供图像传感器（CIS） 晶圆，由美迪凯光学半导体在晶圆上进行彩膜（OCF）及微型镜头(ML)的光路系统 加工服务，合同期限为3年，自2022年1月18日开始至2025年1月17日为止。

3、采钰科技

公司原为台积电与外资伙伴合资成立的公司，目前为台积电之子公司。根据公司官 网表示，公司是全球影像感测元件服务市场的领导者，主要从事影像感测器之后段 制程生产与服务，包括彩色滤光膜制造、晶圆级测试服务、晶圆级光学薄膜制造。

（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。）