發(fā)布時(shí)間: 2025年01月04日 06:54
光學(xué)行業(yè)是信息技術(shù)革命中最重要的環(huán)節(jié)之一，從全球光學(xué)鏡頭的應(yīng)用看，手機(jī)、視頻監(jiān)控、車(chē)載攝像機(jī)是三個(gè)最大的終端市場(chǎng)，而近些年火爆的VR/AR也很大程度上推動(dòng)了光學(xué)行業(yè)的增長(zhǎng)。
從手機(jī)攝像頭的發(fā)展歷程看，幾乎每隔2到3年都會(huì)有至少一次光學(xué)的革命性創(chuàng)新，是絕對(duì)的成長(zhǎng)性行業(yè)。隨著手機(jī)多攝化的持續(xù)推進(jìn)，手機(jī)行業(yè)仍在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)成為光學(xué)行業(yè)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α６詣?dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展，帶動(dòng)車(chē)載鏡頭需求提升，重塑了光學(xué)行業(yè)天花板。隨著 VR/AR 硬件不斷升級(jí)，應(yīng)用場(chǎng)景的不斷豐富，光學(xué)行業(yè)開(kāi)啟新巨量賽道。
本期的智能內(nèi)參，我們推薦華創(chuàng)證券的報(bào)告《 消費(fèi)電子光學(xué)創(chuàng)新與汽車(chē)電子自動(dòng)駕駛共振，光學(xué)行業(yè)打開(kāi)新巨量市場(chǎng)》，詳細(xì)分析光學(xué)行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，并下沉分析各細(xì)分領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局。
本期內(nèi)參來(lái)源：華創(chuàng)證券
原標(biāo)題：
《 消費(fèi)電子光學(xué)創(chuàng)新與汽車(chē)電子自動(dòng)駕駛共振，光學(xué)行業(yè)打開(kāi)新巨量市場(chǎng)》
作者： 耿琛
2000年第一臺(tái)帶攝像頭的手機(jī)夏普J(rèn)-SH04問(wèn)世，隨之而來(lái)的是第一臺(tái)帶有前置攝像頭的摩托羅拉 C975；2011 年 2 月 LG P925 的發(fā)布，是全球首款支持雙攝像頭的手機(jī)。2018 年華為 P20 開(kāi)啟后置雙攝時(shí)代，2019 年華為 P30 更是創(chuàng)舉性的使用后置四攝，20 年的新品P40 Pro 更是將后置攝像頭升級(jí)為 5 顆，多攝化進(jìn)程進(jìn)一步加速。
從蘋(píng)果和安卓（華為）智能手機(jī)更新?lián)Q代看攝像頭發(fā)展史
手機(jī)攝像頭向著多攝化方向發(fā)展并不是偶然的，它有著其內(nèi)在邏輯。由于尺寸的限制，手機(jī)中的單個(gè)攝像頭必然無(wú)法與專(zhuān)業(yè)攝影設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)。而引入多攝后，各個(gè)攝像頭分工合作，在算法軟件的配合下，具有主攝+廣角+長(zhǎng)焦+虛化等優(yōu)勢(shì)，目前已成為安卓系手機(jī)的主要配置。在不同的鏡頭組合下，多攝模組具有光學(xué)變焦、背景虛化、暗光拍攝等優(yōu)勢(shì)，極大提升了拍攝效果。
多攝化已成現(xiàn)階段主流方案
2019 年全球智能手機(jī)攝像頭總數(shù)達(dá)到 44 億顆，平均每部手機(jī)搭載攝像頭顆數(shù)達(dá) 3.21 顆，三攝市場(chǎng)滲透率迅猛提升。目前三星三攝及以上手機(jī)滲透率最高，達(dá)到 27%，華為則以 23%位居第二。手機(jī)攝像頭個(gè)數(shù)增多，逐步推動(dòng)了“廣角”、“長(zhǎng)焦”、“微距”和“虛化”等 3D 成像質(zhì)量的提升，同時(shí)促進(jìn)攝視覺(jué)解決方案市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。
全球智能手機(jī)單部搭載攝像頭數(shù)量
2019 年主流手機(jī)三攝品牌市占率
除了多攝，光學(xué)鏡頭高像素化仍然是大勢(shì)所向。像素作為消費(fèi)者最關(guān)注的參數(shù)之一，已經(jīng)從手機(jī)搭載攝像頭伊始的 11 萬(wàn)像素，迅速發(fā)展至千萬(wàn)像素?cái)z像頭成為主流。2018 年12 月，華為發(fā)布首款 4800 萬(wàn)像素主攝手機(jī) Nova 4，至 19 年，40/48MP 攝像頭已成為手機(jī)市場(chǎng)主流。小米于19年11月發(fā)布的CC9 pro中首次搭載1億像素后置主攝，開(kāi)啟108MP后攝時(shí)代。
主流手機(jī)品牌旗艦機(jī)型主攝像頭像素（MP）
手機(jī)鏡頭過(guò)去都采用純塑膠鏡片，隨著像素提升帶動(dòng)的鏡頭升級(jí)，相機(jī)使用的塑膠鏡片數(shù)量持續(xù)增加?，F(xiàn)階段手機(jī)鏡頭已有5片、6片 向 7片、8片 方向升級(jí)，鏡片數(shù)的提升，無(wú)疑會(huì)帶來(lái)整機(jī)厚度的增加，并且隨手機(jī)攝像頭像素升級(jí)、光圈變大，塑料鏡頭在成像清晰度、失真率等光學(xué)性能方面遇到瓶頸。手機(jī)鏡頭在 6鏡片以后，開(kāi)始出現(xiàn)玻塑混合鏡頭的方案，1 片玻璃鏡頭加 5 片塑料鏡頭或者 2 片玻璃鏡片加 3 片塑料鏡片能夠?qū)崿F(xiàn) 7片鏡頭功能。
波塑混合鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖
玻塑混合鏡頭優(yōu)點(diǎn)眾多，或成未來(lái)主流鏡頭方案。當(dāng)前玻璃鏡片的生產(chǎn)工藝主要包括模造玻璃、WLO 和 WLG，其中模造玻璃以其工藝成熟、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。玻塑混合鏡頭以玻璃鏡片替代部分塑料鏡片，由于玻璃鏡片相較塑料鏡片透光率更強(qiáng)、進(jìn)光亮更大，能夠提升成像質(zhì)量，減少鏡片數(shù)量而降低鏡頭厚度。自 2017 年 LG 采用玻塑混合鏡頭以來(lái)，玻璃鏡片加工工藝的逐漸成熟、成本降低，現(xiàn)在已開(kāi)始在手機(jī)終端規(guī)?；瘧?yīng)用。
不同鏡頭工藝區(qū)別
鏡頭升級(jí)多元化發(fā)展，大光圈、超廣角也成為新趨勢(shì)。光圈是一個(gè)用來(lái)控制光線透過(guò)鏡頭，進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面光量的裝置，通常而言光圈的大小是由鏡頭孔徑和焦距決定的。當(dāng)光線通過(guò)鏡片之后，再經(jīng)由光圈照射到 CMOS 感光元件上。
大光圈能夠?qū)崿F(xiàn)背景虛化，同時(shí)提升快門(mén)速度有效防抖以捕捉動(dòng)態(tài)畫(huà)面。鏡頭的光圈越大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)這個(gè)光圈的進(jìn)光量就越多，感光元件獲得的信息也就越豐富，最后照片的效果越好。光圈變大會(huì)導(dǎo)致光線在折射過(guò)程中色差、色散增加，對(duì)鏡頭廠商的光學(xué)設(shè)計(jì)能力（校正像差）和裝配調(diào)試能力（確保同軸組立精確度）也提出了更高的要求。
很多廠商在宣傳一款手機(jī)的拍照性能時(shí)，往往會(huì)強(qiáng)調(diào)它的攝像頭像素、光圈等參數(shù)，例如 iPhone 12 Pro 就將配備 F/1.6 的大光圈攝像頭。
超廣角鏡頭有著寬廣的視野，又不像魚(yú)眼鏡頭有強(qiáng)烈的畸變，是很好消除了畸變的鏡頭。超廣角鏡頭具有拍攝畫(huà)面空間縱深感強(qiáng)、景深較長(zhǎng)、拍攝景物范圍廣的特點(diǎn)。廣角鏡頭的設(shè)計(jì)難度在于畫(huà)面邊緣會(huì)受鏡片折射影響產(chǎn)生畸變，因此需要更為精細(xì)的鏡片組合優(yōu)化光學(xué)設(shè)計(jì)、采用高質(zhì)量的光學(xué)鏡片、通過(guò)后期算法對(duì)鏡片成像效果進(jìn)行處理，來(lái)達(dá)到更好的廣角效果。
單反相機(jī)可以通過(guò)不同焦距的鏡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦，但手機(jī)攝像頭無(wú)法更換鏡頭，多攝的滲透讓手機(jī)擁有了多焦段拍攝的能力。長(zhǎng)焦鏡頭能夠在不損失畫(huà)質(zhì)的前提下更為真實(shí)地呈現(xiàn)遠(yuǎn)景。
大光圈、超廣角已成為各品牌高端機(jī)型主流方案
手機(jī)鏡頭中除了鏡片外，另外一個(gè)重要的組成部分是圖像傳感器。圖像傳感器主要?dú)v經(jīng)攝像管、光電二極管陣列、CCD、CIS 四個(gè)發(fā)展階段。
（1）攝像管：1933 年，V.K.茲沃雷金發(fā)明了光電攝像管，可看作第一個(gè)圖像傳感器，此后相繼出現(xiàn)超正析像管、光導(dǎo)攝像管、硒砷碲攝像管等類(lèi)型。
（2）光電二極管陣列：1967 年，第一顆以光電二極管為陣列、基于 MOS 管的圖像傳感器誕生，這是現(xiàn)代 CIS 最早的原型。
（3）CCD：1969 年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了 CCD；1982 年，出現(xiàn)了使用 CCD 的相機(jī)產(chǎn)品；CCD 在近 20 年里作為主流圖像傳感器應(yīng)用。
（4）CIS：1993 年，JPL 發(fā)表 CMOS 有源像素傳感器；1995 年，Photobit 首次將 CIS 技術(shù)商業(yè)化；2005 年后，CIS 取代 CCD 成為主流。
CIS 憑借體積小、成本低、功耗低、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前主流傳感器。由于工藝原因，CCD 無(wú)法將敏感元件和信號(hào)處理電路集成到同一芯片上，因而會(huì)有體積大、功耗大的問(wèn)題。早期的 CIS 與 CCD 相比差距很大，但隨著工藝的進(jìn)步，CIS 性能有了質(zhì)的飛躍。CIS 適用范圍更廣泛，目前已在消費(fèi)電子領(lǐng)域完成對(duì) CCD 的替代，而 CCD 僅在衛(wèi)星、醫(yī)療等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域繼續(xù)使用。
CIS 市場(chǎng)迅速?gòu)?fù)蘇，疫情不改長(zhǎng)期成長(zhǎng)趨勢(shì)。據(jù) IC Insights 預(yù)測(cè)，CIS 芯片全球市場(chǎng)規(guī)模將在受疫情影響而短暫下滑后持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2024 年銷(xiāo)售額達(dá)到 261 億美元，2019-2024年 CAGR 達(dá) 7.2%；2024 年銷(xiāo)量達(dá)到 110 億顆，2019-2024 年 CAGR 達(dá) 11.5%。
2009-2024 年全球 CIS 銷(xiāo)售額及銷(xiāo)量情況（含預(yù)測(cè)）
據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2018 年用于手機(jī)的 CIS 芯片占比超過(guò) 60%；受智能駕駛、超高清建設(shè)、醫(yī)療成像等需求推動(dòng)，用于汽車(chē)、安防、醫(yī)療市場(chǎng)的 CIS 芯片增長(zhǎng)最為迅猛，預(yù)計(jì)五年 CAGR 分別達(dá)到30%、20%、23%。
2018-2023 年 CIS 下游應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)
硬件上的進(jìn)步無(wú)疑推動(dòng)了手機(jī)光學(xué)的發(fā)展，而技術(shù)上的革新也是一個(gè)不可忽視的因素。技術(shù)進(jìn)步首當(dāng)其沖的是背照式興起，使得拍照效果顯著增強(qiáng)。傳統(tǒng)前照式（FSI）結(jié)構(gòu)中，濾鏡與光電二極管存在金屬連線，降低了進(jìn)入傳感器的光線，吸收效率不到 80%，拍照效果較差。
為了提升拍照質(zhì)量，2008 年 6 月索尼宣布了背照式 CMOS 傳感器，即將金屬連線轉(zhuǎn)移到光電二極管后面，光線可以直接進(jìn)入光電二極管，大大降低了光線損耗，夜拍效果也隨之增強(qiáng)。
BSI 與 FSI 示意圖
另外，堆棧式結(jié)構(gòu)也在技術(shù)升級(jí)中大放異彩。傳統(tǒng)的前照式/背照式 CIS 中，像素和處理電路處于同一層，而堆棧式 CIS 將兩個(gè)區(qū)域分離開(kāi)來(lái)，將處理電路堆疊到像素區(qū)域下面，可按不同制程工藝制造像素和處理電路區(qū)域的同時(shí)，也極大地節(jié)省了空間。目前高端機(jī)CIS 通常采用堆棧式結(jié)構(gòu)，減少芯片尺寸的同時(shí)像素層面積占比提升至 90%，成像質(zhì)量得到極大的優(yōu)化。
普通背照式與堆疊式 CMOS 影像傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
近年來(lái)，手機(jī)光學(xué)中的一個(gè)很重要的創(chuàng)新是 3D Sensing。3D Sensing 是以多攝為基礎(chǔ)的功能化升級(jí)，深度圖像識(shí)別將賦予終端人臉識(shí)別和手勢(shì)識(shí)別的能力，是未來(lái)智能手機(jī)應(yīng)用拓展的功能基礎(chǔ)，因此也是光學(xué)領(lǐng)域最具機(jī)會(huì)的方向之一。2017 年蘋(píng)果 iPhone X 率先大規(guī)模將 3D Sensing 技術(shù)應(yīng)用到消費(fèi)電子終端上，隨后小米、OPPO、華為、三星等品牌陸續(xù)也將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用至其核心產(chǎn)品中。這項(xiàng)技術(shù)首先在前置攝像頭中開(kāi)始應(yīng)用，隨后在近兩年內(nèi)開(kāi)始逐漸出被應(yīng)用到后置攝像頭中。
3D Sensing 主要有雙目立體成像、結(jié)構(gòu)光和飛行時(shí)間技術(shù)（ToF），其中結(jié)構(gòu)光和ToF 兩種比較成熟的方案，應(yīng)用場(chǎng)景豐富，需求有望增加。
3D 結(jié)構(gòu)光是基于激光散斑原理，結(jié)構(gòu)光原理為通過(guò)近紅外激光器向物體投射具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線，再由專(zhuān)門(mén)的紅外攝像頭進(jìn)行采集獲取物體的三維結(jié)構(gòu)，再通過(guò)運(yùn)算對(duì)信息進(jìn)行深入處理成像。3D 結(jié)構(gòu)光具有成像精度較高、反應(yīng)速度快與成本適中的特點(diǎn)，但其識(shí)別距離有限（有效范圍 1 米以內(nèi)），主要用于近距離 3D 人臉識(shí)別，實(shí)現(xiàn)手機(jī)面部解鎖、智能支付等功能。
時(shí)間飛行法（TOF）利用反射時(shí)間差原理，通過(guò)向目標(biāo)發(fā)射連續(xù)的特定波長(zhǎng)的紅外光線脈沖，再由特定傳感器接收待測(cè)物體傳回的光信號(hào)，計(jì)算光線往返的飛行時(shí)間或相位差，從而獲取目標(biāo)物體的深度信息。TOF 方案具備抗干擾性強(qiáng)，刷新率較快，能夠覆蓋中遠(yuǎn)距離，可廣泛應(yīng)用在手勢(shì)追蹤、手機(jī)后置輔助相機(jī)等。
各品牌旗艦新機(jī)前置/后置攝像頭
ToF 具體可以細(xì)分為間接測(cè)量飛行時(shí)間（iToF，indirect Time of Flight）和直接測(cè)量飛行時(shí)間（dToF，direct Time of Flight）。大部分的 iToF 采用測(cè)相位偏移的方法，即發(fā)射的正弦波與接收的正弦波之間的相位差，由于基于正向偏壓的光電二極管以及其測(cè)量電路的時(shí)間分辨率比較低，為了避免各種因素的干擾才采用測(cè)量相位偏移的方法來(lái)達(dá)到低于硬件系統(tǒng)時(shí)間分辨率的效果。iTof 方案相對(duì)成熟，目前安卓系普遍采用iToF。
dTof 顧名思義直接測(cè)量光子飛行時(shí)間，但由于能達(dá)到 ps 級(jí)分辨率的測(cè)量系統(tǒng)成熟較慢，dToF 方案難度更大，目前僅蘋(píng)果應(yīng)用。dToF 方案功耗更低、成像速度更快、精度更高，有望在未來(lái)成為主流方案。
根據(jù) Statista 數(shù)據(jù)顯示，2017 年3D Sensing 市場(chǎng)空間為 2.1 億美金，而到 2023 年市場(chǎng)空間增長(zhǎng)到 18.5 億美金，年復(fù)增長(zhǎng)率超 37.7%，市場(chǎng)空間廣闊。Statista 預(yù)測(cè)至 2023 年消費(fèi)電子將會(huì)是 3D Sensing 最大的應(yīng)用市場(chǎng)，占總市場(chǎng)份額約 75%；自動(dòng)駕駛和工業(yè)是消費(fèi)電子行業(yè)外，另兩大 3D Sensing應(yīng)用領(lǐng)域，分別占近 13%和 9%市場(chǎng)份額。
3D Sensing 技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域分布（億美元）
3D Sensing 核心技術(shù)掌握在海外企業(yè)，中國(guó)企業(yè)主要供給低價(jià)值量和簡(jiǎn)單工藝的接收端產(chǎn)品。3D Sensing 分為發(fā)射端和接收端，接收端的技術(shù)難度和產(chǎn)品難度相對(duì)較低；而發(fā)射端因其技術(shù)難度高，價(jià)值量較大?，F(xiàn)階段 VCSEL 設(shè)計(jì)技術(shù)仍掌握在以 Lumentum 為代表的海外公司手里，但大陸企業(yè)在準(zhǔn)直鏡頭、窄帶濾光片、模組環(huán)節(jié)擁有深厚的技術(shù)儲(chǔ)備。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)成熟，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商市占率有望進(jìn)一步提升。
手機(jī)光學(xué)的另一大創(chuàng)新是潛望式攝像頭，變焦技術(shù)分為光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦兩種，光學(xué)變焦通過(guò)移動(dòng)鏡頭內(nèi)部鏡片組改變鏡頭焦距，鏡頭焦距越長(zhǎng)，變焦倍數(shù)越高；受制于機(jī)身厚度，手機(jī)長(zhǎng)焦鏡頭的長(zhǎng)度有限，不能完成高倍數(shù)的變焦拍攝，因此提升變焦倍數(shù)就需要潛望式鏡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。潛望式攝像頭是指將鏡頭與手機(jī)平面垂直放置的攝像頭，需要增加鏡片數(shù)量、棱鏡，同時(shí)加入馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)鏡頭內(nèi)部透鏡的可移動(dòng)，以此大幅增加攝像頭的焦距，實(shí)現(xiàn)高變焦拍攝功能，進(jìn)一步升級(jí)手機(jī)拍攝性能。
安卓主要手機(jī)廠商已搭載潛望式攝像頭方案實(shí)現(xiàn)高倍率變焦。帶潛望式功能的攝像模組由潛望式長(zhǎng)焦鏡頭+常規(guī)短焦鏡頭（廣角、超廣角、主攝等）組成，其他常規(guī)鏡頭與長(zhǎng)焦鏡頭配合，完成接力式變焦。目前OPPO、vivo、華為、三星、小米均有各自方案，但具體的攝像頭參數(shù)和變焦倍數(shù)各不相同。
根據(jù) IHS 數(shù)據(jù)，2018 年光學(xué)式指紋識(shí)別模組的出貨量預(yù)計(jì)將超過(guò) 9000 萬(wàn)顆；2019 年繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，出貨量超過(guò) 1.75 億顆；2021 年預(yù)計(jì)將超過(guò) 2.8 億顆，2018-2021 年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 20%。
自動(dòng)駕駛是一種通過(guò)攝像機(jī)、激光雷達(dá)或毫米波雷達(dá)等車(chē)載傳感器來(lái)感知周?chē)熊?chē)環(huán)境，并由計(jì)算系統(tǒng)依據(jù)所獲取的信息進(jìn)行自動(dòng)化決策和路徑規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛智能控制的技術(shù)。
自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的引入能夠有效降低人為因素造成的交通事故，密歇根大學(xué)交通研究所曾分析了 2013-2017 年 370 萬(wàn)輛汽車(chē)的行駛狀況，發(fā)現(xiàn) L1 和 L2 級(jí)別的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)可顯著降低交通事故的發(fā)生概率。因此從安全性的角度出發(fā)，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)有望成為未來(lái)汽車(chē)的標(biāo)配。
在自動(dòng)駕駛的技術(shù)體系中，ADAS 技術(shù)是車(chē)輛實(shí)現(xiàn)路況感知、路徑規(guī)劃和自動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。而在ADAS技術(shù)中，負(fù)責(zé)視覺(jué)感應(yīng)的傳感器攝像頭是核心之一。視覺(jué)感知的核心是車(chē)載攝像頭，其原理是由鏡頭采集圖像后，攝像頭內(nèi)的感光組件電路和控制組件對(duì)圖像進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化成電腦能處理的數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)感知車(chē)輛周邊的路況情況。攝像頭主要應(yīng)用在 360 全景影像、前向碰撞預(yù)警、車(chē)道偏移報(bào)警和行人檢測(cè)等 ADAS 功能中。
當(dāng)前我國(guó) ADAS 車(chē)載攝像頭的滲透率很低，隨著汽車(chē) ADAS 的升級(jí)，單車(chē)搭載的攝像頭數(shù)量逐漸提升。主要是因?yàn)槠?chē)攝像頭應(yīng)用領(lǐng)域增多，從傳統(tǒng)的倒車(chē)?yán)走_(dá)影像、前置行車(chē)記錄儀慢慢延伸到車(chē)道識(shí)別、行人識(shí)別、信號(hào)燈識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域，汽車(chē)搭載的攝像頭和傳感器數(shù)量也在大幅增加。
根據(jù)汽車(chē)電子大廠 NXP 的數(shù)據(jù)，L2+級(jí)別以上的自動(dòng)駕駛至少需要 6 顆攝像頭，相較 L1 級(jí)別的 1-2 顆攝像頭，攝像頭有翻倍的增長(zhǎng)。如特斯拉 Model3搭載 8 顆攝像頭，蔚來(lái)近期發(fā)布的 ET7 更是搭載 11 顆攝像頭。Yole 的數(shù)據(jù)顯示，全球汽車(chē)平均搭載攝像頭數(shù)量將從 2016 年的 0.99 顆增長(zhǎng)至 2023 年的 2.99 顆，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 17.11%。
隨著自動(dòng)駕駛級(jí)別從 L0 到 L2-L3 的逐步跨越，對(duì)環(huán)境感知要求的也在不斷增加。為了控制車(chē)大燈和太陽(yáng)等強(qiáng)光干擾引起的鬼影雜光，車(chē)載鏡頭廠商正在積極通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)仿真、鍍膜工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化等方式，不斷推進(jìn)鏡頭產(chǎn)品整體產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步，使得產(chǎn)品具備防塵防水、抗震和弱光夜視等功能。
從硬件參數(shù)來(lái)看，弱光、強(qiáng)光等各種光線環(huán)境下對(duì)成像能力有特殊要求，所以一般使用像素較大且具備超高動(dòng)態(tài)范圍（120dB+）的 CIS。光線問(wèn)題一直是一個(gè)難以解決的痛點(diǎn)。
另外，為了滿足輔助駕駛時(shí)對(duì)采集有效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)所必須的視野范圍和覆蓋距離等的特殊要求，車(chē)載鏡頭一般滿足廣角、高相對(duì)強(qiáng)度、高通光等特性；同時(shí)車(chē)載攝像頭的像素?cái)?shù)也有提高的趨勢(shì)，2021 年主要是 ADAS 車(chē)載鏡頭像素從 100 萬(wàn)升級(jí)到 200 萬(wàn)，2023年會(huì)生產(chǎn) 800 萬(wàn)像素，目前一些新能源汽車(chē)廠商更注重用戶體驗(yàn)，直接將鏡頭像素升級(jí)到 800 萬(wàn)像素。根據(jù)蔚來(lái)公布的數(shù)據(jù)，相比 1.2MP 攝像頭，8MP 的攝像頭的感知距離可以擴(kuò)大 3 倍。同時(shí) CIS 的濾光片也從常規(guī)的 RGGB 拜耳陣列升級(jí)成 RCCB 陣列，以提高弱光下的性能表現(xiàn)。
因此，隨著 ADAS Level 提升，鏡頭作為車(chē)載攝像頭的核心元件，自身性能要求也更高，總結(jié)下來(lái)其品質(zhì)可由焦距、光圈、畸變、分辨率等光學(xué)指標(biāo)和溫飄、防水、抗震等環(huán)境信賴(lài)等指標(biāo)進(jìn)行衡量。鏡頭企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于光學(xué)設(shè)計(jì)、精密加工、信賴(lài)測(cè)視和體系保證能力。高要求決定了該行業(yè)較高的技術(shù)壁壘和較長(zhǎng)的供應(yīng)認(rèn)證時(shí)間，車(chē)載攝像頭市場(chǎng)未來(lái)料將呈現(xiàn)量?jī)r(jià)齊升的趨勢(shì)，車(chē)載鏡頭未來(lái)將是一片藍(lán)海。
據(jù)旭日大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球車(chē)載攝像頭的出貨量約為 2.5 億顆，全球車(chē)載攝像頭的市場(chǎng)規(guī)模約 112 億美元。其中鏡頭價(jià)值占比約 19%，因此推測(cè)出 2019 年全球鏡頭市場(chǎng)規(guī)模 137.56 億元。2019 年全球汽車(chē)銷(xiāo)量為 9179 萬(wàn)輛，Yole 數(shù)據(jù)顯示 2019 年平均每輛汽車(chē)搭載 2 個(gè)攝像頭，推算得出單個(gè)鏡頭價(jià)值約為 74.93 元。隨著智能駕駛的發(fā)展，每輛汽車(chē)最多可以搭載 14-15 個(gè)攝像頭，如果未來(lái)平均每輛汽車(chē)搭載 6-7 顆攝像頭，平均鏡頭單價(jià)按照 75 元計(jì)算，全球每年汽車(chē)銷(xiāo)量 8800-9500 萬(wàn)輛左右，則全球汽車(chē)鏡頭規(guī)模約 396 億元-427.5 億元。
Yole 數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球汽車(chē) CIS 市場(chǎng)規(guī)模約 13 億美金，占總市場(chǎng)的 7%左右，全球汽車(chē)銷(xiāo)量為 9179 萬(wàn)輛，平均每輛汽車(chē)搭載 2 個(gè)攝像頭，折算下來(lái)單個(gè) CIS 價(jià)格為 7 美元左右。隨著智能駕駛的發(fā)展，每輛汽車(chē)最多可以搭載 14-15 個(gè)攝像頭，如果未來(lái)平均每輛汽車(chē)搭載 6-7 顆攝像頭，平均 CIS 單價(jià)按照 10 美金計(jì)算，單車(chē)價(jià)值量大約 60-70 美金，全球每年汽車(chē)銷(xiāo)量 8800-9500 萬(wàn)輛左右，則全球汽車(chē) CIS 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 53-67 億美金，約合人民幣 342-433 億元。
早期 VR/AR 設(shè)備由于芯片算力不夠至流暢度不足、屏幕清晰度不夠、硬件笨重等原因至用戶佩戴時(shí)體驗(yàn)感較差。近些年，隨著硬件不斷升級(jí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加輕便化，VR/AR 設(shè)備向著輕便、舒適的方向發(fā)展，體驗(yàn)感提升的同時(shí)價(jià)格也逐步下沉。此外，供應(yīng)鏈也不斷完善，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了一批優(yōu)質(zhì)的光學(xué)和整機(jī)組裝等領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)廠商。
2015 年 VR/AR 產(chǎn)品一度成為消費(fèi)電子行業(yè)熱點(diǎn)，但在 2017 年市場(chǎng)陷入沉寂。分析近年來(lái) VR/AR 熱度下降的核心原因：受限于 4G 網(wǎng)絡(luò)帶寬不足，數(shù)據(jù)傳輸效率低于 VR/AR 產(chǎn)品需求，場(chǎng)景畫(huà)面分辨率低、顆粒感嚴(yán)重、渲染效果不佳，用戶長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)產(chǎn)生眩暈感。
高品質(zhì)的 VR/AR 應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求極高，5G 網(wǎng)速最高可達(dá) 10Gbit/s，是 4G 網(wǎng)絡(luò)的 100 倍，5G 的大帶寬、低延時(shí)，將為VR/AR 行業(yè)解決因帶寬和延時(shí)導(dǎo)致渲染能力不足、互通體驗(yàn)感差等痛點(diǎn)提供關(guān)鍵技術(shù)。此外，5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸速率高，有助于 VR/AR 設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)云端計(jì)算和儲(chǔ)存。不僅節(jié)省設(shè)備制造成本，也將推動(dòng)設(shè)備向無(wú)線化、輕量化發(fā)展。
根據(jù)高盛發(fā)布的《VR 與 AR：解讀下一個(gè)通用計(jì)算平臺(tái)》報(bào)告，高盛認(rèn)為 VR/AR 技術(shù)將在視頻游戲、事件直播、視頻娛樂(lè)、醫(yī)療保健、房地產(chǎn)、零售、教育、工程和軍事 9 大行業(yè)得以應(yīng)用，并預(yù)測(cè) 2025 年將增長(zhǎng)到 330 億市場(chǎng)規(guī)模，其中視頻游戲占據(jù) 50%以上市場(chǎng)。
視頻游戲、事件直播、視頻娛樂(lè)將成為 VR/AR 產(chǎn)品主要市場(chǎng)
隨著 VR/AR 硬件設(shè)備的升級(jí)、5G 技術(shù)的成熟、應(yīng)用內(nèi)容的豐富，VR/AR 市場(chǎng)即將迎來(lái)新的發(fā)展。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù)，2017~2020年VR/AR頭顯出貨量分別為836萬(wàn)/590萬(wàn)/800萬(wàn)/706萬(wàn)臺(tái),并預(yù)計(jì)全球VR/AR市場(chǎng)有望在 2021 年恢復(fù)成長(zhǎng)，2024 年出貨量有望超 7671 萬(wàn)部。根據(jù)中國(guó)信息通信院的數(shù)據(jù)顯示，2018 年全球 VR/AR 市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 1950 億元人民幣，預(yù)計(jì) 2022 年市場(chǎng)規(guī)模超 4700 億元。
光學(xué)行業(yè)的上游主要包括原材料、輔料及加工設(shè)備制造業(yè)，其中原材料主要包括各類(lèi)光學(xué)玻璃；輔料包括鍍膜材料、清洗輔料、研磨材料等；加工設(shè)備包括在切割、研磨、拋光、清洗、絲印、鍍膜和檢測(cè)等工序中用到的各種設(shè)備。目前上游行業(yè)處于充分競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，且原輔材料占比成本相對(duì)較低，其價(jià)格波動(dòng)對(duì)中、下游公司影響較小。
光學(xué)產(chǎn)業(yè)鏈
光學(xué)行業(yè)的中游主要包括鏡頭廠商及提供鏡頭零部件如 CIS、鏡頭、馬達(dá)、紅外截止濾光片、模組等廠商。由于光學(xué)鏡頭是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)必不可少的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，其重要性不言而喻。攝像頭模組主要由圖像傳感器（將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)）、鏡頭（收集光線）、音圈馬達(dá)（對(duì)焦）、紅外截止濾光片（過(guò)濾多余的紅外光和紫外光）等組成，根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，手機(jī)攝像頭成本中 CIS 占比高達(dá) 51%，遠(yuǎn)超其他組件。
攝像頭模組成本占比
光學(xué)行業(yè)下游主要包括手機(jī)、車(chē)載及監(jiān)控等領(lǐng)域。由于手機(jī)年出貨量在 13 億左右，遠(yuǎn)高于汽車(chē)和安防產(chǎn)品的出貨量，疊加多攝滲透率的提升，手機(jī)鏡頭在下游占比較高。后續(xù)隨著汽車(chē) ADAS 滲透率提升推動(dòng)車(chē)載鏡頭量?jī)r(jià)齊升，汽車(chē)鏡頭占比有望持續(xù)提升。根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，近幾年手機(jī)鏡頭占比在 70%-80%之間，車(chē)載鏡頭占比在 9%-15%之間，監(jiān)控鏡頭在 9%-13%之間。
全球鏡頭下游市場(chǎng)占比
CIS 集中度較高，2019 年 CR3 達(dá) 76%。據(jù) TSR 統(tǒng)計(jì)，2019 年全球 CIS 銷(xiāo)售額達(dá)到 159億美元，其中索尼占比達(dá) 48%，掌控近一半市場(chǎng)份額。三星、豪威跟隨其后，分別占比21%、7%，CR3 達(dá) 76%，較 2018 年有所提升，預(yù)計(jì)到 2023 年，前三大公司市占率將達(dá)到 90%以上。而從出貨量來(lái)看，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，索尼、三星、豪威占比分別為 31%、28%、16%，CR3 為 75%。綜合兩者數(shù)據(jù)來(lái)看，索尼在高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力十分強(qiáng)勁。
以手機(jī)鏡頭板塊為例，根據(jù) TSR 發(fā)布數(shù)據(jù)，在整個(gè)手機(jī)鏡頭行業(yè)中，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的大立光是絕對(duì)的霸主，占據(jù)了 35%的全球市場(chǎng)份額，并且主要供應(yīng)高階鏡頭。舜宇光學(xué)作為來(lái)自大陸的后起之秀，也占據(jù)了 9%的市場(chǎng)份額，位居市場(chǎng)第二位，并在國(guó)產(chǎn)手機(jī)供應(yīng)鏈中具有重要地位。Top3 廠商市占率達(dá)到 50%以上，行業(yè)集中度較高，且大立光與舜宇光學(xué)市場(chǎng)份額不斷提升，保持在 40%以上。各廠商鏡頭營(yíng)收占公司總營(yíng)收比例：大立光 99%、 晶光電 95%、舜宇光學(xué) 18-22%。從手機(jī)鏡頭的盈利能力來(lái)看，大立光的毛利率為 70%左右，舜宇光學(xué)與玉晶光為 40%以上，行業(yè)盈利能力強(qiáng)大。
而模組環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘相較于 CIS 與鏡頭更低，導(dǎo)致廠商數(shù)量較多，競(jìng)爭(zhēng)也更為激烈。據(jù)旭日大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，僅中國(guó)大陸地區(qū)的模組廠商就多達(dá) 100 多家。但后續(xù)隨著手機(jī)品牌廠商集中度提升，亦有望帶動(dòng)上游模組廠商集中度提升。且隨著光學(xué)創(chuàng)新不斷，模組廠商需要投入更多的資本開(kāi)支來(lái)擴(kuò)大產(chǎn)能，疊加技術(shù)創(chuàng)新形成的技術(shù)壁壘，馬太效應(yīng)下有望強(qiáng)者恒強(qiáng)。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)顯示，2019 年歐菲光、舜宇光學(xué)的市占率分別皆為13%。此外，根據(jù) TSR 數(shù)據(jù)顯示，2015 年到 2018 年鏡頭 Top5 廠商市場(chǎng)份額從 28%增加至 2018 年的 41%，市場(chǎng)集中度有望進(jìn)一步提升。
2019 年模組廠商市占率
智東西認(rèn)為，手機(jī)、汽車(chē)電子中的光學(xué)器件近年來(lái)一直是光學(xué)行業(yè)重要的增長(zhǎng)點(diǎn)，而預(yù)計(jì)未來(lái)也會(huì)一直保持高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。另外，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的背景下，視頻圖像信息將會(huì)成為未來(lái)最重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，設(shè)想一下不久的將來(lái)，AI識(shí)別、遠(yuǎn)程視訊、智能家居、汽車(chē)影像、AR/VR、智能投影、民用航拍等等逐步進(jìn)入人類(lèi)生活并普及，光學(xué)元器件的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑼卣沟饺祟?lèi)生活的方方面面，光學(xué)大有可為。
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