安防對CMOS傳感器需求出現爆發式增長 年增長超30%

　　【儀表網 儀表上游】導讀：據法國半導體市場調查公司Yole Développement近日發布的報告表示，預計CIS市場到2026年將達到315億美元 ，2020年CMOS圖像傳感器行業同比增長 7.3%，達到207億美元。報告還提到，在2019年之前，手機相機是CIS市場的主要增長貢獻者。但是，到2020年，情況不再如此。計算、汽車和安全市場應用現在已經超過了移動設備的增長。
 

　　CIS是CMOS圖像傳感器英文名稱CMOS Image Sensor的縮寫，具有尺寸小、敏感度高、高度集成、功耗較低、成像速度快、成本較低等優點，在3C電子、安防監控、汽車攝像頭、機器視覺、智能交通、醫療器械等領域應用廣泛。隨著下游行業快速發展壯大，全球CIS市場需求持續增長，CIS行業發展勢頭強勁。
 

　　2020年全球共生產了70.8億個CIS，幾乎是為地球上每個人都生產了一個。這是由于手機數量驚人，已經達到17億部，并且每部手機上的攝像頭數量不斷增加，同時汽車車載攝像頭、安防攝像頭和工業攝像頭數量也在激增。
 

　　索尼仍是CIS產業中最大玩家
 

　　Yole Développement成像領域首席分析師Pierre Cambou表示：“CIS行業的產值全年都接近其結構性極限，尤其是在 2020 年，整個行業的收入同比增長 7.3%。索尼沒有增長，但三星增長了 13%，豪威科技、Smartsens 和 SK 海力士增長了約 30%，而 Galaxycore 同比增長了 52%”。
 

　　截至2020年，雖然索尼的市場份額較2019年有所下降，但索尼仍是CIS產業中最大的玩家，其市場份額為40%。韓國三星、豪威科技和歐洲意法半導體分別占CIS市場份額的22%、12%和6%。這些頂級CIS玩家都專注于手機領域，涉及成像、傳感等應用。
 

　　安防爆炸式增長，年增長超30%
 

　　Pierre Cambou說：“直到2019年，手機攝像頭是CIS市場的主要增長的貢獻者，但2020年情況不同了，計算、汽車和安防市場領域的增長速度已經超過了手機。”
 

　　2020年這三個領域在CIS產業中的市場份額都已經增長到了類似的水平，均占全部CIS產業營收的8%左右，合計達到23%，而這三個領域CIS在2019年合計占比為21%。
 

　　在汽車和安防領域，智能汽車、智能家居和智能建筑的發展讓相關廠商對攝像頭的需求增多。消費品中，包括家庭和物聯網產品在內的新應用給CIS產業發展提供了新動力，因為這些產品中往往包括更多用于成像或傳感的攝像頭。
 

　　CIS最重要的應用還是在手機上，手機CIS占2020年市場營收的68%，安防應用出現了爆炸式增長，年增長率超30%。
 

　　▲2019年和2020年不同應用領域CIS占比情況(來自Yole Développement報告)
 

　　安防，這是一個快速增長的市場，CMOS圖像傳感器的需求飆升也是順利成章。據數據顯示，2019年全球安防產業總產值達到3600億美元(約合25400億人民幣)。2019年，我國安防行業的收入規模達7562億元，同比增長9.6%;預計到2020年，安防企業總收入達到8000億元左右，年增長率達到10%以上。遙遙領先全球其他國家和地區，年增長率保持兩位數的高位增長。近年來隨著AI的發展，安防市場又迎來了一波新的成長動力。從安防巨頭的出貨量我們就可以印證了這個觀點。
 

　　安防攝像機的應用市場占圖像傳感器市場值由過去的1%提升到現在的8%，過去多使用CCD作為影像傳感器，近些年來CMOSSensor的性能不斷提升，開始打入長久為CCD Sensor獨占的市場，主要偏向較低價的安防攝像機。
 

　　安防圖像現狀
 

　　全球CMOS圖像傳感器銷售量迅速增加，在多個領域向傳統的CCD發起沖擊。
 

　　這是因為CMOS圖像傳感器件具有兩大優點：一是價格比CCD器件低15%~25%；二是其芯片的結構可方便地與其它硅基元器件集成，從而可有效地降低整個系統的成本。盡管過去CMOS圖像傳感器的圖像質量比CCD差且分辨率低，然而通過后期改進，不斷逼近CCD的技術水平，CMOS圖像傳感器件已廣泛應用于手機、無人機、相機和安防系統的攝像結構中。
 

　　現在安防新項目或者舊改項目更多的是采用網絡高清攝像機、智能攝像機，他們造價低，這也是得利于CMOS的普及。在獲得相同像素的情況下，CMOS比CCD價格更低，性價比更高。
 

　　CMOS傳感器的技術發展跟隨摩爾定律快速發展，尤其是幾年來在市場需求的推動下，關鍵技術不斷取得突破。對于用戶關注的CMOS的照度和噪點等問題，實際上可見光下CMOS的信噪比遠高于CCD。一方面，隨著國際CMOS大廠的不斷改進，CMOS還繼續在成像的通透性、對實物的色彩還原能力等方面迎頭趕上。研發了感光度增強技術，進而通過使用大尺寸傳感器提高開口率，這正是提高CMOS感光能力的直接辦法。即便是在噪音控制方面，有公司將專門的噪聲檢測算法直接整合于CMOS圖像傳感器的控制邏輯中。通過這項技術，固定噪聲就可以成功剔除了。更何況CMOS的價格遠低于CCD設備。另一方面，在ISP中采用多種技術革新，如去噪技術來提升CMOS的噪點問題。
 

　　過去幾年，經過幾輪的價格廝殺，前端監控產品的價格已經很低，各廠家需要提高攝像機分辨率的同時，還要考慮寬動態、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數字降噪、色彩調整、光線補償等多方面技術協作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現，并且彼此能夠相互協調情況下，才可以說是高清的真正實現。CMOS與其他圖像處理技術的結合要遠遠超過CCD，動態范圍更高，響應速度也更快，更適合高清監控的大數據量特點。
 

　　此外，從工藝上來講，CCD每提升100萬像素就需要對其生產線進行改造，研發生產的成本比較高。如果CCD尺寸仍然維持在2/3英寸的話，單位電極的間隙就被限制在0.4微米以內，進而導致制造中產生的損品率與生產成本大幅度攀升。
 

　　在各主力廠商的不斷努力下，新的CMOS器件不斷推陳出新，高動態范圍CMOS器件已經出現，這一技術消除了對快門、光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高分辨率像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比，CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。CMOS圖像傳感器正在向高分辨率、高動態范圍、高靈敏度、數字化、多功能化的多元化的細分市場發展。隨著CMOS圖像傳感器技術的不斷進度，CMOS傳感器在安防攝像機的應用會不斷增大。
 

　　結語
 

　　人工智能、機器視覺到目前的產業數字化主題，依托視覺感知系統的產品未來將越來越多，這也意味著圖像傳感器市場空間也將越來越大。從手機到、PC到智能安防和自動駕駛汽車領域，新的應用市場在迅速擴大。而隨著行業市場的不斷壯大，由于細分領域不同，產業格局也將進行重新分配，留給CIS企業的機會很多，只看企業之間誰能更好的把握。