目前中國及全球光學産業的發展情況 ，以及圖像傳感器(qì)在光學産業中的應用和現(xiàn)狀。
光學産業在整個(gè)信息技術革命中擁有重要地位，手機、視(shì)頻監控、車載攝像是光學鏡頭三個(gè)最大的終端市(shì)場(chǎng)，近年來(lái)VR/AR、自動駕駛等新(xīn)技術更是推動光學産業快(kuài)速增長。
光學攝像頭模組主要由圖像傳感器(qì)、鏡頭、音(yīn)圈馬達、紅(hóng)外截止濾光片等組成。其中圖像傳感器(qì)是最核心器(qì)件，占整個(gè)攝像頭模組超過50%的成本。光學産業的興衰就(jiù)是圖像傳感器(qì)的興衰。
01.
消費電子(zǐ)光學，量價齊升
2000年第一(yī)台帶攝像頭的手機夏普J-SH04問世，随之而來(lái)的是第一(yī)台帶有前置攝像頭的摩托羅拉 C975；2011 年 2 月(yuè)(yuè) LG P925 的發布，是全球首款支持雙攝像頭的手機。2018 年華為(wèi) P20 開啓後置雙攝時(shí)代，2019 年華為(wèi) P30 更是創舉性的使用後置四攝，20 年的新(xīn)品P40 Pro 更是将後置攝像頭升級為(wèi) 5 顆，多攝化(huà)進程進一(yī)步加速。
▲從蘋果和安卓（華為(wèi)）智能(néng)手機更新(xīn)換代看攝像頭發展史
手機攝像頭向着多攝化(huà)方向發展并不是偶然的，它有着其内在邏輯。 由于尺寸的限制，手機中的單個(gè)攝像頭必然無法與專業攝影設備競争。而引入多攝後，各個(gè)攝像頭分(fēn)工合作(zuò)，在算(suàn)法軟件的配合下(xià)，具有主攝+廣角+長焦+虛化(huà)等優勢，目前已成為(wèi)安卓系手機的主要配置。在不同的鏡頭組合下(xià)，多攝模組具有光學變焦、背景虛化(huà)、暗光拍攝等優勢，極大提升了(le)拍攝效果。
▲多攝化(huà)已成現(xiàn)階段主流方案
2019 年全球智能(néng)手機攝像頭總數達到 44 億顆，平均每部手機搭載攝像頭顆數達 3.21 顆，三攝市(shì)場(chǎng)滲透率迅猛提升。目前三星三攝及以上(shàng)手機滲透率最高，達到 27%，華為(wèi)則以 23%位居第二。手機攝像頭個(gè)數增多，逐步推動了(le)“廣角”、“長焦”、“微距”和“虛化(huà)”等 3D 成像質量的提升，同時(shí)促進攝視(shì)覺解決方案市(shì)場(chǎng)規模穩步增長。
▲全球智能(néng)手機單部搭載攝像頭數量
▲ 2019 年主流手機三攝品牌市(shì)占率
除了(le)多攝，光學鏡頭高像素化(huà)仍然是大勢所向。像素作(zuò)為(wèi)消費者最關(guān)注的參數之一(yī)，已經從手機搭載攝像頭伊始的 11 萬像素，迅速發展至千萬像素攝像頭成為(wèi)主流。2018 年12 月(yuè)(yuè)，華為(wèi)發布首款 4800 萬像素主攝手機 Nova 4，至 19 年，40/48MP 攝像頭已成為(wèi)手機市(shì)場(chǎng)主流。小米于19年11月(yuè)(yuè)發布的CC9 pro中首次搭載1億像素後置主攝，開啓108MP後攝時(shí)代。
▲主流手機品牌旗艦機型主攝像頭像素（MP）
手機鏡頭過去都采用純塑膠鏡片，随着像素提升帶動的鏡頭升級，相機使用的塑膠鏡片數量持續增加。現(xiàn)階段手機鏡頭已有5片、6片 向 7片、8片 方向升級，鏡片數的提升，無疑會帶來(lái)整機厚度的增加，并且随手機攝像頭像素升級、光圈變大，塑料鏡頭在成像清晰度、失真率等光學性能(néng)方面遇到瓶頸。手機鏡頭在 6鏡片以後，開始出現(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(néng)夠實現(xiàn) 7片鏡頭功能(néng)。
▲波塑混合鏡頭結構示意圖
玻塑混合鏡頭優點衆多，或成未來(lái)主流鏡頭方案。當前玻璃鏡片的生(shēng)産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(dī)的優點，已經實現(xiàn)量産。玻塑混合鏡頭以玻璃鏡片替代部分(fēn)塑料鏡片，由于玻璃鏡片相較塑料鏡片透光率更強、進光亮更大，能(néng)夠提升成像質量，減少鏡片數量而降低(dī)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(dī)，現(xiàn)在已開始在手機終端規模化(huà)應用。
▲不同鏡頭工藝區别
鏡頭升級多元化(huà)發展，大光圈、超廣角也(yě)成為(wèi)新(xīn)趨勢。光圈是一(yī)個(gè)用來(lái)控制光線透過鏡頭，進入機身(shēn)内感光面光量的裝置，通常而言光圈的大小是由鏡頭孔徑和焦距決定的。當光線通過鏡片之後，再經由光圈照射到 CMOS 感光元件上(shàng)。
大光圈能(néng)夠實現(xiàn)背景虛化(huà)，同時(shí)提升快(kuài)門速度有效防抖以捕捉動态畫面。鏡頭的光圈越大，單位時(shí)間(jiān)内通過這(zhè)個(gè)光圈的進光量就(jiù)越多，感光元件獲得的信息也(yě)就(jiù)越豐富，最後照片的效果越好(hǎo)(hǎo)。光圈變大會導緻光線在折射過程中色差、色散增加，對鏡頭廠商(shāng)的光學設計能(néng)力（校(xiào)正像差）和裝配調試能(néng)力（确保同軸組立精确度）也(yě)提出了(le)更高的要求。
很多廠商(shāng)在宣傳一(yī)款手機的拍照性能(néng)時(shí)，往往會強調它的攝像頭像素、光圈等參數，例如(rú) iPhone 12 Pro 就(jiù)将配備 F/1.6 的大光圈攝像頭。
超廣角鏡頭有着寬廣的視(shì)野，又不像魚眼鏡頭有強烈的畸變，是很好(hǎo)(hǎo)消除了(le)畸變的鏡頭。超廣角鏡頭具有拍攝畫面空間(jiān)縱深感強、景深較長、拍攝景物範圍廣的特點。廣角鏡頭的設計難度在于畫面邊緣會受鏡片折射影響産生(shēng)畸變，因此需要更為(wèi)精細的鏡片組合優化(huà)光學設計、采用高質量的光學鏡片、通過後期算(suàn)法對鏡片成像效果進行處理(lǐ)，來(lái)達到更好(hǎo)(hǎo)的廣角效果。
單反相機可以通過不同焦距的鏡頭來(lái)實現(xiàn)變焦，但(dàn)手機攝像頭無法更換鏡頭，多攝的滲透讓手機擁有了(le)多焦段拍攝的能(néng)力。長焦鏡頭能(néng)夠在不損失畫質的前提下(xià)更為(wèi)真實地呈現(xiàn)遠(yuǎn)景。
▲大光圈、超廣角已成為(wèi)各品牌高端機型主流方案
手機鏡頭中除了(le)鏡片外，另外一(yī)個(gè)重要的組成部分(fēn)是圖像傳感器(qì)。圖像傳感器(qì)主要曆經攝像管、光電二極管陣列、CCD、CIS 四個(gè)發展階段。
（1）攝像管：1933 年，V.K.茲沃雷金(jīn)發明了(le)光電攝像管，可看作(zuò)第一(yī)個(gè)圖像傳感器(qì)，此後相繼出現(xiàn)超正析像管、光導攝像管、硒砷碲攝像管等類型。
（2）光電二極管陣列：1967 年，第一(yī)顆以光電二極管為(wèi)陣列、基于 MOS 管的圖像傳感器(qì)誕生(shēng)，這(zhè)是現(xiàn)代 CIS 最早的原型。
（3）CCD：1969 年，貝爾實驗室發明了(le) CCD；1982 年，出現(xiàn)了(le)使用 CCD 的相機産品；CCD 在近 20 年裏作(zuò)為(wèi)主流圖像傳感器(qì)應用。
（4）CIS：1993 年，JPL 發表 CMOS 有源像素傳感器(qì)；1995 年，Photobit 首次将 CIS 技術商(shāng)業化(huà)；2005 年後，CIS 取代 CCD 成為(wèi)主流。
CIS 憑借體(tǐ)積小、成本低(dī)、功耗低(dī)、集成度高等優點，成為(wèi)當前主流傳感器(qì)。由于工藝原因，CCD 無法将敏感元件和信号處理(lǐ)電路(lù)集成到同一(yī)芯片上(shàng)，因而會有體(tǐ)積大、功耗大的問題。
早期的 CIS 與 CCD 相比差距很大，但(dàn)随着工藝的進步，CIS 性能(néng)有了(le)質的飛躍。CIS 适用範圍更廣泛，目前已在消費電子(zǐ)領域完成對 CCD 的替代，而 CCD 僅在衛星、醫(yī)療等專業領域繼續使用。
CIS 市(shì)場(chǎng)迅速複蘇，疫情不改長期成長趨勢。據 IC Insights 預測，CIS 芯片全球市(shì)場(chǎng)規模将在受疫情影響而短暫下(xià)滑後持續增長，預計 2024 年銷售額達到 261 億美元，2019-2024年 CAGR 達 7.2%；2024 年銷量達到 110 億顆，2019-2024 年 CAGR 達 11.5%。
▲2009-2024 年全球 CIS 銷售額及銷量情況（含預測）
據中國産業信息網統計，2018 年用于手機的 CIS 芯片占比超過 60%；受智能(néng)駕駛、超高清建設、醫(yī)療成像等需求推動，用于汽車、安防、醫(yī)療市(shì)場(chǎng)的 CIS 芯片增長最為(wèi)迅猛，預計五年 CAGR 分(fēn)别達到30%、20%、23%。
▲2018-2023 年 CIS 下(xià)遊應用市(shì)場(chǎng)增長預測
硬件上(shàng)的進步無疑推動了(le)手機光學的發展，而技術上(shàng)的革新(xīn)也(yě)是一(yī)個(gè)不可忽視(shì)的因素。技術進步首當其沖的是背照式興起，使得拍照效果顯著增強。傳統前照式（FSI）結構中，濾鏡與光電二極管存在金(jīn)屬連線，降低(dī)了(le)進入傳感器(qì)的光線，吸收效率不到 80%，拍照效果較差。
為(wèi)了(le)提升拍照質量，2008 年 6 月(yuè)(yuè)索尼宣布了(le)背照式 CMOS 傳感器(qì)，即将金(jīn)屬連線轉移到光電二極管後面，光線可以直接進入光電二極管，大大降低(dī)了(le)光線損耗，夜拍效果也(yě)随之增強。
▲BSI 與 FSI 示意圖
另外，堆棧式結構也(yě)在技術升級中大放(fàng)異彩。傳統的前照式/背照式 CIS 中，像素和處理(lǐ)電路(lù)處于同一(yī)層，而堆棧式 CIS 将兩個(gè)區域分(fēn)離開來(lái)，将處理(lǐ)電路(lù)堆疊到像素區域下(xià)面，可按不同制程工藝制造像素和處理(lǐ)電路(lù)區域的同時(shí)，也(yě)極大地節省了(le)空間(jiān)。目前高端機CIS 通常采用堆棧式結構，減少芯片尺寸的同時(shí)像素層面積占比提升至 90%，成像質量得到極大的優化(huà)。
▲普通背照式與堆疊式 CMOS 影像傳感器(qì)結構示意圖
近年來(lái)，手機光學中的一(yī)個(gè)很重要的創新(xīn)是 3D Sensing。3D Sensing 是以多攝為(wèi)基礎的功能(néng)化(huà)升級，深度圖像識别将賦予終端人(rén)臉識别和手勢識别的能(néng)力，是未來(lái)智能(néng)手機應用拓展的功能(néng)基礎，因此也(yě)是光學領域最具機會的方向之一(yī)。
2017 年蘋果 iPhone X 率先大規模将 3D Sensing 技術應用到消費電子(zǐ)終端上(shàng)，随後小米、OPPO、華為(wèi)、三星等品牌陸續也(yě)将該項技術應用至其核心産品中。這(zhè)項技術首先在前置攝像頭中開始應用，随後在近兩年内開始逐漸出被應用到後置攝像頭中。
3D Sensing 主要有雙目立體(tǐ)成像、結構光和飛行時(shí)間(jiān)技術（ToF），其中結構光和ToF 兩種比較成熟的方案，應用場(chǎng)景豐富，需求有望增加。
3D 結構光是基于激光散斑原理(lǐ)，結構光原理(lǐ)為(wèi)通過近紅(hóng)外激光器(qì)向物體(tǐ)投射具有一(yī)定結構特征的光線，再由專門的紅(hóng)外攝像頭進行采集獲取物體(tǐ)的三維結構，再通過運算(suàn)對信息進行深入處理(lǐ)成像。3D 結構光具有成像精度較高、反應速度快(kuài)與成本适中的特點，但(dàn)其識别距離有限（有效範圍 1 米以内），主要用于近距離 3D 人(rén)臉識别，實現(xiàn)手機面部解鎖、智能(néng)支付等功能(néng)。
時(shí)間(jiān)飛行法（TOF）利用反射時(shí)間(jiān)差原理(lǐ)，通過向目标發射連續的特定波長的紅(hóng)外光線脈沖，再由特定傳感器(qì)接收待測物體(tǐ)傳回的光信号，計算(suàn)光線往返的飛行時(shí)間(jiān)或相位差，從而獲取目标物體(tǐ)的深度信息。TOF 方案具備抗幹擾性強，刷新(xīn)率較快(kuài)，能(néng)夠覆蓋中遠(yuǎn)距離，可廣泛應用在手勢追蹤、手機後置輔助相機等。
▲各品牌旗艦新(xīn)機前置/後置攝像頭
ToF 具體(tǐ)可以細分(fēn)為(wèi)間(jiān)接測量飛行時(shí)間(jiān)（iToF，indirect Time of Flight）和直接測量飛行時(shí)間(jiān)（dToF，direct Time of Flight）。大部分(fēn)的 iToF 采用測相位偏移的方法，即發射的正弦波與接收的正弦波之間(jiān)的相位差，由于基于正向偏壓的光電二極管以及其測量電路(lù)的時(shí)間(jiān)分(fēn)辨率比較低(dī)，為(wèi)了(le)避免各種因素的幹擾才采用測量相位偏移的方法來(lái)達到低(dī)于硬件系統時(shí)間(jiān)分(fēn)辨率的效果。iTof 方案相對成熟，目前安卓系普遍采用iToF。
dTof 顧名思義直接測量光子(zǐ)飛行時(shí)間(jiān)，但(dàn)由于能(néng)達到 ps 級分(fēn)辨率的測量系統成熟較慢(màn)，dToF 方案難度更大，目前僅蘋果應用。dToF 方案功耗更低(dī)、成像速度更快(kuài)、精度更高，有望在未來(lái)成為(wèi)主流方案。
根據 Statista 數據顯示， 2017 年3D Sensing 市(shì)場(chǎng)空間(jiān)為(wèi) 2.1 億美金(jīn)，而到 2023 年市(shì)場(chǎng)空間(jiān)增長到 18.5 億美金(jīn)，年複增長率超 37.7%，市(shì)場(chǎng)空間(jiān)廣闊。Statista 預測至 2023 年消費電子(zǐ)将會是 3D Sensing 最大的應用市(shì)場(chǎng)，占總市(shì)場(chǎng)份額約 75%；自動駕駛和工業是消費電子(zǐ)行業外，另兩大 3D Sensing應用領域，分(fēn)别占近 13%和 9%市(shì)場(chǎng)份額。
▲3D Sensing 技術應用領域分(fēn)布（億美元）
3D Sensing 核心技術掌握在海外企業，中國企業主要供給低(dī)價值量和簡單工藝的接收端産品。3D Sensing 分(fēn)為(wèi)發射端和接收端，接收端的技術難度和産品難度相對較低(dī)；而發射端因其技術難度高，價值量較大。現(xiàn)階段 VCSEL 設計技術仍掌握在以 Lumentum 為(wèi)代表的海外公司手裏，但(dàn)大陸企業在準直鏡頭、窄帶濾光片、模組環節擁有深厚的技術儲備。随着市(shì)場(chǎng)的發展，國内廠商(shāng)技術成熟，國内供應商(shāng)市(shì)占率有望進一(yī)步提升。
手機光學的另一(yī)大創新(xīn)是潛望式攝像頭， 變焦技術分(fēn)為(wèi)光學變焦和數碼變焦兩種，光學變焦通過移動鏡頭内部鏡片組改變鏡頭焦距，鏡頭焦距越長，變焦倍數越高；受制于機身(shēn)厚度，手機長焦鏡頭的長度有限，不能(néng)完成高倍數的變焦拍攝，因此提升變焦倍數就(jiù)需要潛望式鏡頭來(lái)實現(xiàn)。潛望式攝像頭是指将鏡頭與手機平面垂直放(fàng)置的攝像頭，需要增加鏡片數量、棱鏡，同時(shí)加入馬達，實現(xiàn)鏡頭内部透鏡的可移動，以此大幅增加攝像頭的焦距，實現(xiàn)高變焦拍攝功能(néng)，進一(yī)步升級手機拍攝性能(néng)。
安卓主要手機廠商(shāng)已搭載潛望式攝像頭方案實現(xiàn)高倍率變焦。帶潛望式功能(néng)的攝像模組由潛望式長焦鏡頭+常規短焦鏡頭（廣角、超廣角、主攝等）組成，其他常規鏡頭與長焦鏡頭配合，完成接力式變焦。目前OPPO、vivo、華為(wèi)、三星、小米均有各自方案，但(dàn)具體(tǐ)的攝像頭參數和變焦倍數各不相同。
根據 IHS 數據， 2018 年光學式指紋識别模組的出貨量預計将超過 9000 萬顆；2019 年繼續保持高速增長，出貨量超過 1.75 億顆；2021 年預計将超過 2.8 億顆，2018-2021 年複合增長率達 20%。
02.
汽車自動駕駛，光學行業新(xīn)舞台
自動駕駛是一(yī)種通過攝像機、激光雷達或毫米波雷達等車載傳感器(qì)來(lái)感知周圍行車環境，并由計算(suàn)系統依據所獲取的信息進行自動化(huà)決策和路(lù)徑規劃，實現(xiàn)車輛智能(néng)控制的技術。
自動駕駛系統的引入能(néng)夠有效降低(dī)人(rén)為(wèi)因素造成的交通事(shì)故，密歇根大學交通研究所曾分(fēn)析了(le) 2013-2017 年 370 萬輛汽車的行駛狀況，發現(xiàn) L1 和 L2 級别的自動駕駛系統可顯著降低(dī)交通事(shì)故的發生(shēng)概率。因此從安全性的角度出發，自動駕駛系統有望成為(wèi)未來(lái)汽車的标配。
在自動駕駛的技術體(tǐ)系中，ADAS 技術是車輛實現(xiàn)路(lù)況感知、路(lù)徑規劃和自動控制的關(guān)鍵技術之一(yī)。而在ADAS技術中，負責視(shì)覺感應的傳感器(qì)攝像頭是核心之一(yī)。視(shì)覺感知的核心是車載攝像頭，其原理(lǐ)是由鏡頭采集圖像後，攝像頭内的感光組件電路(lù)和控制組件對圖像進行處理(lǐ)并轉化(huà)成電腦能(néng)處理(lǐ)的數字信号，從而實現(xiàn)感知車輛周邊的路(lù)況情況。攝像頭主要應用在 360 全景影像、前向碰撞預警、車道偏移報(bào)警和行人(rén)檢測等 ADAS 功能(néng)中。
當前我國 ADAS 車載攝像頭的滲透率很低(dī)，随着汽車 ADAS 的升級，單車搭載的攝像頭數量逐漸提升。主要是因為(wèi)汽車攝像頭應用領域增多，從傳統的倒車雷達影像、前置行車記錄儀慢(màn)慢(màn)延伸到車道識别、行人(rén)識别、信号燈識别應用領域，汽車搭載的攝像頭和傳感器(qì)數量也(yě)在大幅增加。
根據汽車電子(zǐ)大廠 NXP 的數據，L2+級别以上(shàng)的自動駕駛至少需要 6 顆攝像頭，相較 L1 級别的 1-2 顆攝像頭，攝像頭有翻倍的增長。如(rú)特斯拉 Model3搭載 8 顆攝像頭，蔚來(lái)近期發布的 ET7 更是搭載 11 顆攝像頭。Yole 的數據顯示，全球汽車平均搭載攝像頭數量将從 2016 年的 0.99 顆增長至 2023 年的 2.99 顆，年複合增長率為(wèi) 17.11%。
随着自動駕駛級别從 L0 到 L2-L3 的逐步跨越，對環境感知要求的也(yě)在不斷增加。為(wèi)了(le)控制車大燈和太陽等強光幹擾引起的鬼影雜光，車載鏡頭廠商(shāng)正在積極通過光學設計仿真、鍍膜工藝、結構設計優化(huà)等方式，不斷推進鏡頭産品整體(tǐ)産品的技術進步，使得産品具備防塵防水、抗震和弱光夜視(shì)等功能(néng)。
從硬件參數來(lái)看，弱光、強光等各種光線環境下(xià)對成像能(néng)力有特殊要求，所以一(yī)般使用像素較大且具備超高動态範圍（120dB+）的 CIS。光線問題一(yī)直是一(yī)個(gè)難以解決的痛點。
另外，為(wèi)了(le)滿足輔助駕駛時(shí)對采集有效、穩定的數據所必須的視(shì)野範圍和覆蓋距離等的特殊要求，車載鏡頭一(yī)般滿足廣角、高相對強度、高通光等特性；同時(shí)車載攝像頭的像素數也(yě)有提高的趨勢，2021 年主要是 ADAS 車載鏡頭像素從 100 萬升級到 200 萬，2023年會生(shēng)産 800 萬像素，目前一(yī)些(xiē)新(xīn)能(néng)源汽車廠商(shāng)更注重用戶體(tǐ)驗，直接将鏡頭像素升級到 800 萬像素。根據蔚來(lái)公布的數據，相比 1.2MP 攝像頭，8MP 的攝像頭的感知距離可以擴大 3 倍。同時(shí) CIS 的濾光片也(yě)從常規的 RGGB 拜耳陣列升級成 RCCB 陣列，以提高弱光下(xià)的性能(néng)表現(xiàn)。
因此，随着 ADAS Level 提升，鏡頭作(zuò)為(wèi)車載攝像頭的核心元件，自身(shēn)性能(néng)要求也(yě)更高，總結下(xià)來(lái)其品質可由焦距、光圈、畸變、分(fēn)辨率等光學指标和溫飄、防水、抗震等環境信賴等指标進行衡量。鏡頭企業的核心競争力在于光學設計、精密加工、信賴測視(shì)和體(tǐ)系保證能(néng)力。高要求決定了(le)該行業較高的技術壁壘和較長的供應認證時(shí)間(jiān)，車載攝像頭市(shì)場(chǎng)未來(lái)料将呈現(xiàn)量價齊升的趨勢，車載鏡頭未來(lái)将是一(yī)片藍海。
據旭日大數據的數據顯示，2019 年全球車載攝像頭的出貨量約為(wèi) 2.5 億顆，全球車載攝像頭的市(shì)場(chǎng)規模約 112 億美元。其中鏡頭價值占比約 19%，因此推測出 2019 年全球鏡頭市(shì)場(chǎng)規模 137.56 億元。
2019 年全球汽車銷量為(wèi) 9179 萬輛，Yole 數據顯示 2019 年平均每輛汽車搭載 2 個(gè)攝像頭，推算(suàn)得出單個(gè)鏡頭價值約為(wèi) 74.93 元。随着智能(néng)駕駛的發展，每輛汽車最多可以搭載 14-15 個(gè)攝像頭，如(rú)果未來(lái)平均每輛汽車搭載 6-7 顆攝像頭，平均鏡頭單價按照 75 元計算(suàn)，全球每年汽車銷量 8800-9500 萬輛左右，則全球汽車鏡頭規模約 396 億元-427.5 億元。
Yole 數據顯示，2019 年全球汽車 CIS 市(shì)場(chǎng)規模約 13 億美金(jīn)，占總市(shì)場(chǎng)的 7%左右，全球汽車銷量為(wèi) 9179 萬輛，平均每輛汽車搭載 2 個(gè)攝像頭，折算(suàn)下(xià)來(lái)單個(gè) CIS 價格為(wèi) 7 美元左右。随着智能(néng)駕駛的發展，每輛汽車最多可以搭載 14-15 個(gè)攝像頭，如(rú)果未來(lái)平均每輛汽車搭載 6-7 顆攝像頭，平均 CIS 單價按照 10 美金(jīn)計算(suàn)，單車價值量大約 60-70 美金(jīn)，全球每年汽車銷量 8800-9500 萬輛左右，則全球汽車 CIS 市(shì)場(chǎng)規模将達到 53-67 億美金(jīn)，約合人(rén)民(mín)币 342-433 億元。
03.
VR/AR光學邁入快(kuài)速發展期
早期 VR/AR 設備由于芯片算(suàn)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(tǐ)驗感較差。近些(xiē)年，随着硬件不斷升級，産品設計更加輕便化(huà)，VR/AR 設備向着輕便、舒适的方向發展，體(tǐ)驗感提升的同時(shí)價格也(yě)逐步下(xià)沉。此外，供應鏈也(yě)不斷完善，國内湧現(xiàn)了(le)一(yī)批優質的光學和整機組裝等領域優質廠商(shāng)。
2015 年 VR/AR 産品一(yī)度成為(wèi)消費電子(zǐ)行業熱點，但(dàn)在 2017 年市(shì)場(chǎng)陷入沉寂。分(fēn)析近年來(lái) VR/AR 熱度下(xià)降的核心原因：受限于 4G 網絡帶寬不足，數據傳輸效率低(dī)于 VR/AR 産品需求，場(chǎng)景畫面分(fēn)辨率低(dī)、顆粒感嚴重、渲染效果不佳，用戶長時(shí)間(jiān)使用會産生(shēng)眩暈感。
高品質的 VR/AR 應用對網絡環境要求極高，5G 網速最高可達 10Gbit/s，是 4G 網絡的 100 倍，5G 的大帶寬、低(dī)延時(shí)，将為(wèi)VR/AR 行業解決因帶寬和延時(shí)導緻渲染能(néng)力不足、互通體(tǐ)驗感差等痛點提供關(guān)鍵技術。此外，5G 網絡傳輸速率高，有助于 VR/AR 設備實現(xiàn)數據雲端計算(suàn)和儲存。不僅節省設備制造成本，也(yě)将推動設備向無線化(huà)、輕量化(huà)發展。
根據高盛發布的《VR 與 AR：解讀下(xià)一(yī)個(gè)通用計算(suàn)平台》報(bào)告，高盛認為(wèi) VR/AR 技術将在視(shì)頻遊戲、事(shì)件直播、視(shì)頻娛樂(yuè)、醫(yī)療保健、房(fáng)地産、零售、教育、工程和軍事(shì) 9 大行業得以應用，并預測 2025 年将增長到 330 億市(shì)場(chǎng)規模，其中視(shì)頻遊戲占據 50%以上(shàng)市(shì)場(chǎng)。
▲視(shì)頻遊戲、事(shì)件直播、視(shì)頻娛樂(yuè)将成為(wèi) VR/AR 産品主要市(shì)場(chǎng)
随着 VR/AR 硬件設備的升級、5G 技術的成熟、應用内容的豐富，VR/AR 市(shì)場(chǎng)即将迎來(lái)新(xīn)的發展。根據 IDC 數據，2017~2020年VR/AR頭顯出貨量分(fēn)别為(wèi)836萬/590萬/800萬/706萬台,并預計全球VR/AR市(shì)場(chǎng)有望在 2021 年恢複成長，2024 年出貨量有望超 7671 萬部。根據中國信息通信院的數據顯示，2018 年全球 VR/AR 市(shì)場(chǎng)規模超過 1950 億元人(rén)民(mín)币，預計 2022 年市(shì)場(chǎng)規模超 4700 億元。
04.
多元化(huà)競争，群雄逐鹿
光學行業的上(shàng)遊主要包括原材料、輔料及加工設備制造業，其中原材料主要包括各類光學玻璃；輔料包括鍍膜材料、清洗輔料、研磨材料等；加工設備包括在切割、研磨、抛光、清洗、絲印、鍍膜和檢測等工序中用到的各種設備。目前上(shàng)遊行業處于充分(fēn)競争狀态，且原輔材料占比成本相對較低(dī)，其價格波動對中、下(xià)遊公司影響較小。
▲光學産業鏈
光學行業的中遊主要包括鏡頭廠商(shāng)及提供鏡頭零部件如(rú) CIS、鏡頭、馬達、紅(hóng)外截止濾光片、模組等廠商(shāng)。由于光學鏡頭是機器(qì)視(shì)覺系統必不可少的部件，直接影響成像質量的優劣，其重要性不言而喻。攝像頭模組主要由圖像傳感器(qì)（将光信号轉化(huà)為(wèi)電信号）、鏡頭（收集光線）、音(yīn)圈馬達（對焦）、紅(hóng)外截止濾光片（過濾多餘的紅(hóng)外光和紫外光）等組成，根據前瞻産業研究院數據顯示，手機攝像頭成本中 CIS 占比高達 51%，遠(yuǎn)超其他組件。
▲攝像頭模組成本占比
光學行業下(xià)遊主要包括手機、車載及監控等領域。由于手機年出貨量在 13 億左右，遠(yuǎn)高于汽車和安防産品的出貨量，疊加多攝滲透率的提升，手機鏡頭在下(xià)遊占比較高。後續随着汽車 ADAS 滲透率提升推動車載鏡頭量價齊升，汽車鏡頭占比有望持續提升。根據中國産業信息網數據顯示，近幾年手機鏡頭占比在 70%-80%之間(jiān)，車載鏡頭占比在 9%-15%之間(jiān)，監控鏡頭在 9%-13%之間(jiān)。
▲全球鏡頭下(xià)遊市(shì)場(chǎng)占比
CIS 集中度較高，2019 年 CR3 達 76%。據 TSR 統計，2019 年全球 CIS 銷售額達到 159億美元，其中索尼占比達 48%，掌控近一(yī)半市(shì)場(chǎng)份額。三星、豪威跟随其後，分(fēn)别占比21%、7%，CR3 達 76%，較 2018 年有所提升，預計到 2023 年，前三大公司市(shì)占率将達到 90%以上(shàng)。而從出貨量來(lái)看，前瞻産業研究院數據顯示，索尼、三星、豪威占比分(fēn)别為(wèi) 31%、28%、16%，CR3 為(wèi) 75%。綜合兩者數據來(lái)看，索尼在高端市(shì)場(chǎng)的競争力十分(fēn)強勁。
以手機鏡頭闆塊為(wèi)例，根據 TSR 發布數據，在整個(gè)手機鏡頭行業中，中國台灣地區的大立光是絕對的霸主，占據了(le) 35%的全球市(shì)場(chǎng)份額，并且主要供應高階鏡頭。舜宇光學作(zuò)為(wèi)來(lái)自大陸的後起之秀，也(yě)占據了(le) 9%的市(shì)場(chǎng)份額，位居市(shì)場(chǎng)第二位，并在國産手機供應鏈中具有重要地位。
Top3 廠商(shāng)市(shì)占率達到 50%以上(shàng)，行業集中度較高，且大立光與舜宇光學市(shì)場(chǎng)份額不斷提升，保持在 40%以上(shàng)。各廠商(shāng)鏡頭營收占公司總營收比例：大立光 99%、 晶光電 95%、舜宇光學 18-22%。從手機鏡頭的盈利能(néng)力來(lái)看，大立光的毛利率為(wèi) 70%左右，舜宇光學與玉晶光為(wèi) 40%以上(shàng)，行業盈利能(néng)力強大。
而模組環節技術壁壘相較于 CIS 與鏡頭更低(dī)，導緻廠商(shāng)數量較多，競争也(yě)更為(wèi)激烈。據旭日大數據的統計，僅中國大陸地區的模組廠商(shāng)就(jiù)多達 100 多家。但(dàn)後續随着手機品牌廠商(shāng)集中度提升，亦有望帶動上(shàng)遊模組廠商(shāng)集中度提升。
且随着光學創新(xīn)不斷，模組廠商(shāng)需要投入更多的資本開支來(lái)擴大産能(néng)，疊加技術創新(xīn)形成的技術壁壘，馬太效應下(xià)有望強者恒強。根據 Yole 數據顯示，2019 年歐菲光、舜宇光學的市(shì)占率分(fēn)别皆為(wèi)13%。此外，根據 TSR 數據顯示，2015 年到 2018 年鏡頭 Top5 廠商(shāng)市(shì)場(chǎng)份額從 28%增加至 2018 年的 41%，市(shì)場(chǎng)集中度有望進一(yī)步提升。
▲2019 年模組廠商(shāng)市(shì)占率
手機、汽車電子(zǐ)等消費電子(zǐ)是光學器(qì)件的重要增長點，而随着雲計算(suàn)、人(rén)工智能(néng)、大數據、物聯網等新(xīn)一(yī)代信息技術的發展，圖像視(shì)頻信息将越來(lái)越重要。這(zhè)其中視(shì)覺傳感器(qì)作(zuò)為(wèi)重要的器(qì)件之一(yī)，中國将大有可為(wèi)。
