一文詳解CIS傳感器特性及應(yīng)用領(lǐng)域

一、CIS技術(shù)背景介紹 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

圖像傳感器主要分為CCD圖像傳感器和CIS（CMOS）圖像傳感器。

1、CCD即電荷耦合器件（Charge-Coupled Device）的簡稱。它由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。

2、CIS即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器（CMOS image sensor）的簡稱。CIS是一種光學(xué)傳感器，其功能是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號（指隨著時(shí)間而變化的電壓或電流），并通過讀出電路轉(zhuǎn)為數(shù)字化信號。

3、CCD與CIS兩種傳感器主要特點(diǎn)有：

CCD傳感器：掃描實(shí)物時(shí)的景深好、密度范圍大和掃描光譜范圍大等。

CIS傳感器：光源亮度好、失真度小、生產(chǎn)成本低、功耗小、體積小、重量輕、集成度高、故障率低且易于維修，與CCD相比更加抗震，對運(yùn)輸和使用環(huán)境的要求不是非常嚴(yán)格。

另外，CCD產(chǎn)品一般使用冷陰極管做光源，這種光源需要1分鐘左右的預(yù)熱才能穩(wěn)定發(fā)光，產(chǎn)品打開后不能立刻使用；CIS產(chǎn)品可隨時(shí)開機(jī)使用。正是由于CIS傳感器具備的各項(xiàng)優(yōu)異性能，CIS傳感器逐漸取代CCD傳感器成為主流。

二、CIS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

CIS傳感器廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、汽車電子、安防監(jiān)控、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等領(lǐng)域的攝像頭領(lǐng)域，且CIS作為攝像頭模組的核心元器件,在攝像頭模組中的成本占比高達(dá)52%。應(yīng)用領(lǐng)域詳情如下：

1、智能手機(jī)：攝像頭

CIS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域中，最大應(yīng)用市場是智能手機(jī)。隨著近些年雙攝像頭在智能手機(jī)中的流行，對于像素提升有一定要求，CMOS工藝不斷提升。CIS傳感器具有速度快、抗干擾能力強(qiáng)、集成度高等眾多優(yōu)點(diǎn)，是集成電路芯片制備的主流技術(shù)。CMOS工藝的優(yōu)良性能在于將射頻、基頻與存儲器等組件高度整合，進(jìn)而降低成本。

2、汽車電子：車載攝像頭

除智能手機(jī)之外，汽車電子領(lǐng)域在CMOS傳感器中應(yīng)用較廣。由于CIS傳感器耗電省、體積小、重量輕、集成度高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域，發(fā)展勢頭迅猛。在汽車電子領(lǐng)域，CIS圖像傳感器在智能車載行車記錄、前視及倒車影像、360°環(huán)視影像、防碰撞系統(tǒng)等，增強(qiáng)汽車安全屬性。由于自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車將需要更多的攝像頭用來捕獲車輛周身信息，攝像頭需求進(jìn)一步提升，對于CIS傳感器的需求也不斷增加。CIS傳感器是車用傳感器中增速最快、占比最高的類別。隨著人們對汽車的需求不斷攀升，在自動駕駛的趨勢下，各大汽車廠商提升汽車性能，在車身加入更多攝像頭來獲取汽車車身周邊需求，構(gòu)建盲區(qū)檢測、信號燈識別等系統(tǒng)，增強(qiáng)汽車安全，為駕駛員保駕護(hù)航。

3、安防監(jiān)控：攝像頭

隨著圖像傳感器技術(shù)的提升，安防監(jiān)控領(lǐng)域?qū)z像頭的需求不斷加強(qiáng)。安防監(jiān)控依靠圖像傳感器進(jìn)行監(jiān)測，行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，行業(yè)空間發(fā)展廣闊。CIS傳感器在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用場景包括傳統(tǒng)安防和家用安防兩大類。CIS傳感器按靈敏度劃分，普通級、星光級和月光級。CIS傳感器對于分辨率有著不同的要求。在安防監(jiān)控領(lǐng)域通常采用紅外攝像頭。

4、醫(yī)療設(shè)備：內(nèi)窺鏡

在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，對于CIS傳感器需求表現(xiàn)在內(nèi)窺鏡、胃鏡等檢測儀器上。此前醫(yī)療領(lǐng)域主要使用CCD傳感器，隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)今醫(yī)療領(lǐng)域采用CIS傳感器，因其造價(jià)低，成本低，實(shí)際效果更佳。內(nèi)窺鏡未來對于傳感器的需求也將向更低功耗、更小體積和更低成本靠攏，CIS更具備優(yōu)勢，未來有望在光學(xué)成像等關(guān)鍵領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)突破。?

5、工業(yè)控制：機(jī)器人視覺

在工業(yè)控制中，機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)等。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺。隨著工業(yè)的發(fā)展，在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機(jī)器視覺檢測方法引入CIS傳感器可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動化程度。

機(jī)器視覺還可應(yīng)用在無人機(jī)、智能終端、購物支付、智能物流、掃地機(jī)器人等場景。CIS傳感器廣泛應(yīng)用在其中的雙目攝像頭中，幫助機(jī)器視覺等領(lǐng)域采集圖像信息。雙目攝像頭是利用仿生學(xué)原理,通過標(biāo)定后的雙攝像頭得到同步曝光圖像，然后計(jì)算獲取的兩維圖像像素點(diǎn)的第三維深度信息。

三、CIS行業(yè)市場規(guī)模 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1、新技術(shù)驅(qū)動市場規(guī)模高增長

從市場發(fā)展總體動態(tài)來看，全球CMOS圖像傳感器市場穩(wěn)定增長，市場發(fā)展前景廣闊。自2017年至2021年期間，全球整體市場銷售額穩(wěn)步增長，2019年起進(jìn)入增長高峰期，增速加快。中國CMOS傳感器市場規(guī)模還處于高速發(fā)展的階段，總體市場規(guī)模保持穩(wěn)定增長。隨著科技水平不斷提高，全球CMOS傳感器市場應(yīng)用范圍更加廣闊。從下游應(yīng)用領(lǐng)域來看，主要應(yīng)用在智能手機(jī)、汽車電子、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。

根據(jù)Yole機(jī)構(gòu)的預(yù)測，從2022年到2028年，全球CIS圖像傳感器行業(yè)的復(fù)合年增長率為5.1%，預(yù)計(jì)全球CIS市場規(guī)模將達(dá)到288億美元。

根據(jù)Icv Tank機(jī)構(gòu)的預(yù)測，中國市場約占全球市場的43%，市場規(guī)模約為124億美元。

四、國內(nèi)外CIS分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

1、全球CIS分析

從全球競爭格局來看，由于CIS傳感器行業(yè)壁壘較高，龍頭企業(yè)占據(jù)巨大市場份額。其中2022年全球范圍內(nèi)CIS行業(yè)前5大頭部企業(yè)及市占率如下：

2022年前三大CIS傳感器龍頭企業(yè)占有超過70%的市場，且龍頭企業(yè)下游應(yīng)用范圍不同：索尼CIS傳感器主要應(yīng)用在手機(jī)、相機(jī)、攝像等，三星CIS傳感器主要應(yīng)用于智能手機(jī)，豪威CIS傳感器主要應(yīng)用于安防與汽車電子。安森美雖然市場總體份額不高，但在車規(guī)級應(yīng)用方面是老大。三星雖然市場占有率比較高，但主要應(yīng)用于三星手機(jī)。

2、國內(nèi)CIS分析

從國內(nèi)競爭格局來看，2022年國內(nèi)行業(yè)龍頭主要有三家，相關(guān)指標(biāo)如下：