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普洱市大力发展教育事业

发布日期:2022-03-25 03:34   来源:未知   阅读:

  2016 年起手机双摄爆发,摄像头数目持续增加,形成单摄→双摄→多摄升级之路。2000 年第一台带摄像头的手机夏普 J-SH04 问世,随之而来的是第一台带有前置摄像头的摩 托罗拉 C975;2011 年 2 月 LG P925 的发布,是全球首款支持双摄像头的手机。2018 年 华为 P20 开启后置双摄时代,2019 年华为 P30 更是创举性的使用后置四摄,20 年的新品 P40 Pro 更是将后置摄像头升级为 5 颗,多摄化进程进一步加速。此外,19 年苹果端的 iPhone 11 Pro 引入后置三摄,多摄升级未来可期。

  基于手机厚度限制摄像头物理空间,多摄事出必然。多摄具有主摄+广角+长焦+虚化等 优势,目前已成为安卓系手机的主要配置。在不同的镜头组合下,多摄模组具有光学变 焦、背景虚化、暗光拍摄等优势,极大提升了拍摄效果。

  多摄进程加速推进。2019 年全球智能手机摄像头总数达到 44 亿颗,平均每部手机搭载 摄像头颗数达 3.21 颗,三摄市场渗透率迅猛提升。目前三星三摄及以上手机渗透率最高, 达到 27%,华为则以 23%位居第二。手机摄像头个数增多,逐步推动了“广角”、“长焦”、 “微距”和“虚化”等 3D 成像质量的提升,同时促进双(多)摄视觉解决方案市场规模稳步增 长。

  华为领头,国内手机品牌纷纷抢占多摄市场。据中国产业信息网,2018 年各主流品牌手 机以后置双摄为主,时至 2019 年,后置三摄已经以及后置四摄成为手机主流配置,尤其 是华为,后置三摄及以上机型渗透率高达 50%以上。手机镜头多摄化已成为终端厂商“兵 家必争之地”。

  高清拍照需求不断提升,摄像头像素随之升级。像素作为消费者最关注的参数之一,已 经从手机搭载摄像头伊始的 11 万像素,迅速发展至千万像素摄像头成为主流。2018 年 12 月,华为发布首款 4800 万像素主摄手机 Nova 4,至 19 年,40/48MP 摄像头已成为手 机市场主流。小米于19年11月发布的CC9 pro中首次搭载1亿像素后置主摄,开启108MP 后摄时代。

  成像要求提高驱动摄像头镜片数从 6P 增长至 7P/8P。对于手机镜头而言,镜片数量的提 升能够增强镜头的对比度与解析度,光线过滤、成像和色彩还原的效果也会更好。随着 镜头 P 数的增加,摄像头的设计难度提升,生产制作过程中的良率下降,7P 镜头良率相 较 6P 镜头明显下降,而 8P 的设计难度更大。大厂率先在旗舰机型搭载 7P 镜头,目前 OPPO R17 Pro、小米 9 透明探索版、华为 P30 Pro 均已搭载,7P 镜头有望快速渗透更多 机型。2019 年 11 月,小米发布首款 8P 手机,小米 CC9 Pro 探索版,自此宣布 8P 时代 开启,2020 年 2 月小米发布第二框 8P 手机小米 10 Pro。

  多 P 化升级遇到瓶颈,玻塑混合成为新解决方案。手机镜头过去都采用纯塑胶镜片,随 着像素提升带动的镜头升级,相机使用的塑胶镜片数量持续增加。现阶段手机镜头已有 5P、6P 向 7P、8P 方向升级,镜头 P 数的提升,无疑会带来整机厚度的增加,此外高 P 数塑胶镜片对透光性有所影响。并且随手机摄像头像素升级、光圈变大,塑料镜头在成 像清晰度、失真率等光学性能方面遇到瓶颈。手机镜头在 6P 以后,开始出现玻塑混合镜 头的方案,1 片玻璃镜头加 5 片塑料镜头或者 2 片玻璃镜片加 3 片塑料镜片能够实现 7P 镜头功能。

  玻塑混合镜头优点众多,或成未来主流镜头方案。当前玻璃镜片的生产工艺主要包括模 造玻璃、WLO 和 WLG,其中模造玻璃以其工艺成熟、成本较低的优点,已经实现量产。 玻塑混合镜头以玻璃镜片替代部分塑料镜片,由于玻璃镜片相较塑料镜片透光率更强、 进光亮更大,能够提升成像质量,减少镜片数量而降低镜头厚度。自 2017 年 LG 采用玻 塑混合镜头以来,玻璃镜片加工工艺的逐渐成熟、成本降低,预计 20 年开始在手机终端 规模化应用。根据拆机数据,华为 P40 pro 的潜望式光学系统已采用的是 1G+5P 混合镜 头。

  光圈是一个用来控制光线透过镜头,进入机身内感光面光量的装置,通常而言光圈的大 小是由镜头孔径和焦距决定的。当光线通过镜片之后,再经由光圈照射到 CMOS 感光元 件上。大光圈能够实现背景虚化,同时提升快门速度有效防抖以捕捉动态画面。镜头的 光圈越大,单位时间内通过这个光圈的进光量就越多,感光元件获得的信息也就越丰富, 最后照片的效果越好。

  超广角镜头有着宽广的视野,又不像鱼眼镜头有强烈的畸变,是很好消除了畸变的镜头。 超广角镜头具有拍摄画面空间纵深感强、景深较长、拍摄景物范围广的特点。广角镜头 的设计难度在于画面边缘会受镜片折射影响产生畸变,因此需要更为精细的镜片组合优 化光学设计、采用高质量的光学镜片、通过后期算法对镜片成像效果进行处理,来达到 更好的广角效果。

  单反相机可以通过不同焦距的镜头来实现变焦,但手机摄像头无法更换镜头,多摄的渗 透让手机拥有了多焦段拍摄的能力。长焦镜头能够在不损失画质的前提下更为真实地呈 现远景。华为 P40 Pro 搭载后置五摄像头,分别是 5200 万像素的索尼 IMX700(1/1.28 英寸 RYYB)、4000 万像素超广角的索尼 IMX650、800 万像素 3 倍长焦头、10 倍无损 变焦的潜望式镜头和 ToF 镜头组成,再一次刷新手机镜头史的新篇章。变焦倍数增加会 让镜头模组厚度增加,因此高倍数的变焦模组很难嵌入手机之中。

  图像传感器主要历经摄像管、光电二极管阵列、CCD、CIS 四个发展阶段。

  (1)摄像管: 1933 年,V.K.兹沃雷金发明了光电摄像管,可看作第一个图像传感器,此后相继出现超 正析像管、光导摄像管、硒砷碲摄像管等类型。

  (2)光电二极管阵列:1967 年,第一 颗以光电二极管为阵列、基于 MOS 管的图像传感器诞生,这是现代 CIS 最早的原型。

  (3)CCD:1969 年,贝尔实验室发明了 CCD;1982 年,出现了使用 CCD 的相机产品; CCD 在近 20 年里作为主流图像传感器应用。

  CIS 凭借体积小、成本低、功耗低、集成度高等优点,成为当前主流传感器。由于工艺原因,CCD 无法将敏感元件和信号处理电路集成到同一芯片上,因而会有体积大、功耗 大的问题。早期的 CIS 与 CCD 相比差距很大,但随着工艺的进步,CIS 性能有了质的飞 跃。CIS 适用范围更广泛,目前已在消费电子领域完成对 CCD 的替代,而 CCD 仅在卫 星、医疗等专业领域继续使用。

  背照式兴起,拍照效果增强。传统前照式(FSI)结构中,滤镜与光电二极管存在金属连 线,降低了进入传感器的光线%,拍照效果较差。为了提升拍照质量, 2008 年 6 月索尼宣布了背照式 CMOS 传感器,即将金属连线转移到光电二极管后面,光 线可以直接进入光电二极管,大大降低了光线损耗,夜拍效果也随之增强。

  兼顾小体积与高性能,堆栈式结构大放异彩。传统的前照式/背照式 CIS 中,像素和处理 电路处于同一层,而堆栈式 CIS 将两个区域分离开来,将处理电路堆叠到像素区域下面, 可按不同制程工艺制造像素和处理电路区域的同时,也极大地节省了空间。目前高端机 CIS 通常采用堆栈式结构,减少芯片尺寸的同时像素层面积占比提升至 90%,成像质量 得到极大的优化。

  手机为最大下游市场,汽车、安防、医疗市场规模迅速增长。据中国产业信息网统计, 2018 年用于手机的 CIS 芯片占比超过 60%;受智能驾驶、超高清建设、医疗成像等需求 推动,用于汽车、安防、医疗市场的 CIS 芯片增长最为迅猛,预计五年 CAGR 分别达到 30%、20%、23%。

  CIS 市场呈寡头垄断格局,集中度持续提升。据 TSR 统计,2019 年全球 CIS 销售额达到 159 亿美元,其中索尼占比达 48%,掌控近一半市场份额。三星、豪威跟随其后,分别 占比 21%、7%,CR3 达 76%,较 2018 年有所提升,预计到 2023 年,前三大公司市占率 将达到 90%以上。而从出货量来看,前瞻产业研究院数据显示,索尼、三星、豪威占比 分别为 31%、28%、16%,CR3 为 75%。综合两者数据来看,索尼在高端市场的竞争力 十分强劲。

  (1)技术壁垒:CIS 作为典型的半导体 行业,核心竞争点在于技术与工艺的升级和创新。龙头公司具备先发优势,有丰富且领 先的技术与工艺储备,新公司难以追赶其不断提升的技术水平。尤其在高端 CIS 芯片领 域,目前仅三大龙头公司具备 48M 及以上 CIS 的供应能力。

  (2)资金壁垒:IDM 公司 需要投入大量资本建厂、购置设备等,香港护民图库看图区,而 Fabless 公司也需要拥有相当的资金量支撑,才 能与上游晶圆、封测厂达成良好的合作关系。

  (3)客户认证壁垒:下游客户对芯片的稳定性、可靠性要求非常严格。新研发的芯片需要通过漫长的客户验证才能正式投产使用。 而下游厂商一旦建立合作关系,通常不会轻易更换供货商,因此新公司难以争取到稳定 的客户资源。

  三家公司持续加大研发投入,筑高技术壁垒。其中索尼核心技术为 2×2 OCL(手机)与 STARVIS(安防),三星核心技术为 ISOCELL(主要用于手机、汽车),豪威核心技术 为 Nyxel 与 PureCel。

  3D Sensing 是以多摄为基础的功能化升级,深度图像识别将赋予终端人脸识别和手势识 别的能力,是未来智能手机应用拓展的功能基础,因此也是光学领域最具机会的方向之 一。3D Sensing 主要有双目立体成像、结构光和飞行时间技术(ToF),其中结构光和 ToF 两种比较成熟的方案,应用场景丰富,需求有望增加。

  1)3 D 结构光:3D 结构光是基于激光散斑原理,结构光原理为通过近红外激光器向物体投射具有一定结 构特征的光线,再由专门的红外摄像头进行采集获取物体的三维结构,再通过运算对信 息进行深入处理成像。3D 结构光具有成像精度较高、反应速度快与成本适中的特点,但 其识别距离有限(有效范围 1 米以内),主要用于近距离 3D 人脸识别,实现手机面部 解锁、智能支付等功能。

  2)时间飞行法:时间飞行法(TOF)利用反射时间差原理,通过向目标发射连续的特定波长的红外光线 脉冲,再由特定传感器接收待测物体传回的光信号,计算光线往返的飞行时间或相位差, 从而获取目标物体的深度信息。TOF 方案具备抗干扰性强,刷新率较快,能够覆盖中远 距离,可广泛应用在手势追踪、手机后置辅助相机等。

  ToF 具体可以细分为间接测量飞行时间(iToF,indirect Time of Flight)和直接测量飞 行时间(dToF,direct Time of Flight)。大部分的 iToF 采用测相位偏移的方法,即发射 的正弦波与接收的正弦波之间的相位差,由于基于正向偏压的光电二极管以及其测量电 路的时间分辨率比较低,为了避免各种因素的干扰才采用测量相位偏移的方法来达到低于硬件系统时间分辨率的效果。iTof 方案相对成熟,目前安卓系普遍采用 iToF。

  dTof 顾名思义直接测量光子飞行时间,但由于能达到 ps 级分辨率的测量系统成熟较慢, dToF 方案难度更大,目前仅苹果应用。dToF 方案功耗更低、成像速度更快、精度更高, 有望在未来成为主流方案。

  3D Sensing 技术在近几年以苹果、华为、三星为代表的各大品牌的核心产品中逐渐被普 及。2017 年苹果 iphone X 率先大规模将 3D Sensing 技术应用到消费电子终端上,随后小 米、OPPO、华为、三星等品牌陆续也将该项技术应用至其核心产品中。这项技术首先在 前置摄像头中开始应用,随后在近两年内开始逐渐出被应用到后置摄像头中。各大品牌 所采取的 3D Sensing 技术方案也多为 3D 结构光以及 TOF,苹果公司则是连续在 iphone X 和 Iphone XS、XR 系列以及最新的 iphone11 和 iphone11 Pro 中采用了 3D 结构光方案。

  3DSensing 技术市场规模快速发展,消费电子成为其主要应用领域。根据 Statista 数据显示, 2017 年市场空间为 2.1 亿美金,而到 2023 年市场空间增长到 18.5 亿美金,年复增 长率超 37.7%,市场空间广阔。Statista 预测至 2023 年消费电子将会是 3D Sensing 最大的 应用市场,占总市场份额约 75%;自动驾驶和工业是消费电子行业外,另两大 3D Sensing 应用领域,分别占近 13%和 9%市场份额。

  3D Sensing 核心技术掌握在海外企业,中国企业主要供给低价值量和简单工艺的接收端 产品。3D Sensing 分为发射端和接收端,接收端的技术难度和产品难度相对较低;而发 射端因其技术难度高,价值量较大。现阶段 VCSEL 设计技术仍掌握在以 Lumentum 为代 表的海外公司手里,但大陆企业在准直镜头、窄带滤光片、模组环节拥有深厚的技术储 备。随着市场的发展,国内厂商技术成熟,国内供应商市占率有望进一步提升。

  手机全面屏的趋势带动了屏下指纹技术的发展。屏下指纹技术是指当用户手指按压屏幕 时,屏幕内部装有生物识别元器件,可以透过玻璃,无需手指与指纹识别模块直接接触, 来实现识别指纹,起到手机屏幕解锁的作用。现而今比较主流的屏下指纹方案有超声波 屏下指纹、光学屏下指纹、电容指纹。

  光学屏下指纹借助屏幕的光作为光源,当用户手指按压屏幕时,反射光会通过像素间隙 到达屏幕下方的传感器上,传感器采集的图像与数据库中的图像进行对比分析,具有较 不受环境光干扰、成本低、技术成熟、供应链完整等优点。但其存在识别率不高,屏幕 的识别区域容易老化等问题。

  超声波式屏下指纹识别技术基于超声波,通过传感器先向手指表面发射超声波,并接受 回波。利用指纹表面皮肤和空气之间密度不同构建出一个 3D 图像,进而与已经存在于 终端上的信息进行对比,以此达到识别指纹的目的。

  超声波式屏下指纹识别的优势在于具有较强的穿透性,抗污渍的能力较高。即使是湿手 指与污手指的状况依旧能完美识别。此外,依靠超声波极好的穿透性,其还支持活体检 测。由于能够得到 3D 指纹识别图像,安全性相较于其它屏下指纹识别方案更高。但超 声波屏下指纹识别方案也存在成像质量低、技术不够成熟、量产难度大等缺点。

  电容式屏下指纹识别方案,是在电容式指纹识别方案基础上,通过将传统的硅基指纹识 别传感器换为透明的玻璃基传感器,并将其直接嵌入到 LCD 面板中,来实现屏下指纹识 别。电容式屏下指纹识别适用于 LCD 屏幕,价格便宜。但存在触控信号和屏下指纹识别 信号互相干扰的情况。

  屏下指纹识别已经成为 OLED 手机标配功能,渗透率逐年提升。根据 CINNO Research 数据,2019 年全球屏下指纹手机出货量约为 2 亿台,同比增长 614%。除了三星、苹果 之外,其他品牌 OLED 手机屏下指纹已经成为标配,渗透率高达 90%以上。预估至 2024 年,整体屏下指纹手机出货量将达 11.8 亿台,年均复合增长率 CAGR 达 42.5%。目前, 实用的屏下指纹技术主要包括光学和超声波两种方向。

  (一)自动驾驶时代浪潮叠加 VR/AR 市场发展,推动 ADAS 市场快速发展

  自动驾驶是一种通过摄像机、激光雷达或毫米波雷达等车载传感器来感知周围行车环境, 并由计算系统依据所获取的信息进行自动化决策和路径规划,实现车辆智能控制的技术。

  自动驾驶系统的引入能够有效降低人为因素造成的交通事故,密歇根大学交通研究所曾 分析了 2013-2017 年 370 万辆汽车的行驶状况,发现 L1 和 L2 级别的自动驾驶系统可显 著降低交通事故的发生概率。因此从安全性的角度出发,自动驾驶系统有望成为未来汽 车的标配。

  在自动驾驶的技术体系中,ADAS 技术是车辆实现路况感知、路径规划和自动控制的关 键技术之一。ADAS 可以分为三大系统:负责环境识别的环境感知系统,负责计算分析 的中央决策系统,负责执行控制的底层控制系统。负责感应的传感器主要包括摄像头、 毫米波雷达、超声波雷达、夜视仪等;负责分析的主要是芯片和算法,算法是由 ADAS 向无人驾驶进步的突破口,核心是基于视觉的计算机图形识别技术;执行主要是由制动、 转向等功能的硬件负责。

  按照系统功能可以将 ADAS 分为主动安全系统和被动安全系统,被动安全系统又可以分 为监测系统和预警系统。

  我国将汽车自动驾驶分级分成六个等级,分别对应完全人类驾驶(Level0)到完全自动 驾驶(Level5)。

  L0 级别的自动驾驶称为“应急辅助”,仅能提供警告和瞬时辅助。值得注意的是,主动刹 车、盲点监测、车道偏离预警和车身稳定系统都属于 L0 级别的自动驾驶。

  L1 级称为“部分驾驶辅助”,可实现加减速或转向控制,驾驶员持续进行车辆横向和纵向 的操作,代表功能为 LKA(车道保持辅助)、AEB(自动紧急制动系统)等,该级别自 动驾驶只提供感知信息,不参与操控,目的是辅助驾驶员对环境和危险的感知能力。

  L2 级称为“组合驾驶辅助”,可同时实现车速和转向自动化。驾驶必须始终保持掌控驾驶, 在特定场景下系统进行横向和纵向操作,代表功能为 ACC(自适应巡航系统)、LKA(车 道保持辅助)、APA(全自动泊车辅助系统)等。

  L3 级称为“有条件自动驾驶”,是自动驾驶的分水岭,是指驾驶自动化系统在其设计运行 条件内持续地执行全部动态驾驶任务。代表功能有 TJP(交通拥堵辅助自动驾驶功能)、 RP,可解放驾驶员的双手,同时不必一直监控系统,但必须保持警惕并在必要时进行干 预。

  L4 的级别是“高度自动驾驶”,是指驾驶自动化系统在其设计运行条件内持续地执行全部动态驾驶任务和执行动态驾驶任务接管。代表功能主要有 CCF、HWC,系统发出接管请 求时,若乘客无响应,系统具备自动达到最小风险状态的能力。

  L5 级自动驾驶称为“完全自动驾驶”,是指驾驶自动化系统在任何可行驶条件下持续地执 行全部动态驾驶任务和执行动态驾驶任务接管。对于 5 级驾驶自动化,系统发出接管请 求时,乘客无需进行响应,系统具备自动达到最小风险状态的能力。此外,5 级驾驶自 动化在车辆可行驶环境下没有设计运行条件的限制(商业和法规因素等限制除外)。

  根据中国《智能汽车创新发展战略》提出的发展目标,2020 年汽车 DA、PA、CA 系统 新车装配率超过 50%,网联式驾驶辅助系统装配率达到 10%;2025 年汽车 DA、PA、CA 新车装配率达 80%,其中 PA、CA 级新车装配率达 25%,高度和完全自动驾驶汽车开始 进入市场。据 36 氪数据得知,2020 年 12 月国内汽车整体 ADAS 渗透率为 10%左右,相 比 2015 年的 2-5%,有一定的上升。随着内车场加速布局,我国 ADAS 渗透率将在未来 进一步加速提升。

  (1)随着汽车智能化的必然趋势,无人驾驶是智能化 的目标,而 ADAS 是实现汽车无人驾驶的内部要求。

  (2)从行业成长周期判断,我国 ADAS 产业尚处于由幼稚期向成长期过渡的阶段,未来发展空间广阔。

  (3)单车价值随 着 Level 的提升而加大,2015 年以前辅助驾驶功能主要为 L1/L0 级,www.557668b.com单车价值约 7 千元, 2016 年 L2 时代单车价值在 1.5 万元以内,2020 年 L3 时代单车价值约 2.5 万元,L4 级时 代单车价值超过四万元。

  从自动驾驶升级路径来看,现阶段处于 L3 级时代的导入期,L3 级时代为有条件自动驾 驶,可解放双手。各大车企纷纷布局,准备在 2019-2020 年量产上市 L3 级自动驾驶车型, 国内车企主要有长安汽车推出了可量产 L3 级别车型 Uni-T;广汽集团推出了可量产 L3 级别车型 AionLX;上汽集团将要推出 L3 级别量产车型 MarvelXPro,长城或将于 2020 年 Q2 实现 L2.9 级别智能驾驶应用;吉利计划在 2020 年实现 G-Pilot3.0 应用;比亚迪已 经实现 L2+级别自动驾驶。较海外车企我们 L3 的上市时间较晚。

  我们预计海外车企将从 2021 年起 L4 级车型陆续批量上市,而国内车企 2023 年左右批量 上市,2025 年有望实现完全自动驾驶 L5 级别。

  车载摄像头未来存在着量价齐升的趋势,有望重塑光学行业天花板。根据咨询机构 Yole 的预测,2025 年汽车摄像头市场规模将达 81 亿美元,2020-2025 年复合增长率达 18%左 右。

  自动驾驶系统的感知层中,视觉感知扮演主要角色,其他传感器(毫米波雷达、超声波 雷达、激光雷达等)为辅助角色。视觉感知的核心是车载摄像头,其原理是由镜头采集 图像后,摄像头内的感光组件电路和控制组件对图像进行处理并转化成电脑能处理的数 字信号,从而实现感知车辆周边的路况情况。摄像头主要应用在 360 全景影像、前向碰 撞预警、车道偏移报警和行人检测等 ADAS 功能中。

  当前我国 ADAS 车载摄像头的渗透率很低,随着汽车 ADAS 的升级,单车搭载的摄像头 数量逐渐提升。主要是因为汽车摄像头应用领域增多,从传统的倒车雷达影像、前置行 车记录仪慢慢延伸到车道识别、行人识别、信号灯识别应用领域,汽车搭载的摄像头和 传感器数量也在大幅增加。根据汽车电子大厂 NXP 的数据,L2+级别以上的自动驾驶至 少需要 6 颗摄像头,相较 L1 级别的 1-2 颗摄像头,摄像头有翻倍的增长。

  随着自动驾驶级别从 L0 到 L2-L3 的逐步跨越,对环境感知要求的也在不断增加。为了控 制车大灯和太阳等强光干扰引起的鬼影杂光,车载镜头厂商正在积极通过光学设计仿真、 镀膜工艺、结构设计优化等方式,不断推进镜头产品整体产品的技术进步,使得产品具 备防尘防水、抗震和弱光夜视等功能。

  从硬件参数来看,弱光、强光等各种光线环境下对成像能力有特殊要求,所以一般使用 像素较大且具备超高动态范围(120dB+)的 CIS。光线问题一直是一个难以解决的痛点。

  另外,为了满足辅助驾驶时对采集有效、稳定的数据所必须的视野范围和覆盖距离等的 特殊要求,车载镜头一般满足广角、高相对强度、高通光等特性;同时车载摄像头的像 素数也有提高的趋势,2021 年主要是 ADAS 车载镜头像素从 100 万升级到 200 万,2023 年会生产 800 万像素,目前一些新能源汽车厂商更注重用户体验,直接将镜头像素升级 到 800 万像素。根据蔚来公布的数据,相比 1.2MP 摄像头,8MP 的摄像头的感知距离可 以扩大 3 倍。同时 CIS 的滤光片也从常规的 RGGB 拜耳阵列升级成 RCCB 阵列,以提高 弱光下的性能表现。

  因此,随着 ADAS Level 提升,镜头作为车载摄像头的核心元件,自身性能要求也更高, 总结下来其品质可由焦距、光圈、畸变、分辨率等光学指标和温飘、防水、抗震等环境 信赖等指标进行衡量。镜头企业的核心竞争力在于光学设计、精密加工、信赖测视和体 系保证能力。

  据旭日大数据的数据显示,2019 年全球车载摄像头的出货量约为 2.5 亿颗,全球车载摄 像头的市场规模约 112 亿美元。其中镜头价值占比约 19%,因此推测出 2019 年全球镜头 市场规模 137.56 亿元。2019 年全球汽车销量为 9179 万辆,Yole 数据显示 2019 年平均每 辆汽车搭载 2 个摄像头,推算得出单个镜头价值约为 74.93 元。随着智能驾驶的发展, 每辆汽车最多可以搭载 14-15 个摄像头,如果未来平均每辆汽车搭载 6-7 颗摄像头,平均 镜头单价按照 75 元计算,全球每年汽车销量 8800-9500 万辆左右,则全球汽车镜头规模 约 396 亿元-427.5 亿元。

  从目前的市场格局来看,车用镜头市场主要由舜宇光学、世美、关东辰美、富士占据主 导,份额分别为 34%、18%、14%、12%,CR4 为 88%。受益于技术领先以及客户高覆 盖率,舜宇于 2012 年首次达到市占率第一并保持该地位至今,行业集中程度高且稳定, 长期来看舜宇将继续保持行业遥遥领先地位。

  竞争格局受行业壁垒的影响很大,而该行业较高的壁垒,主要由技术壁垒和供应商认证 高要求两要素决定。

  (1)质量要求高可靠性,能不受水分浸泡的影响,防磁抗震,并且 能在零下 40 度到零上 80 度的环境中持续工作,使用寿命需达 8~10 年,此外往往还需要 具备夜视功能。

  (2)同时前装市场进入手续复杂,需要很多认证,包括直接客户认证、 行业认证、整车厂的认证,进入给供应链后可替换性很低。因此该行业特性决定了行业 集中度会进一步提高。

  Yole 数据显示,2019 年全球汽车 CIS 市场规模约 13 亿美金,占总市场的 7%左右,全球 汽车销量为 9179 万辆,平均每辆汽车搭载 2 个摄像头,折算下来单个 CIS 价格为 7 美元 左右。随着智能驾驶的发展,每辆汽车最多可以搭载 14-15 个摄像头,如果未来平均每 辆汽车搭载 6-7 颗摄像头,平均 CIS 单价按照 10 美金计算,单车价值量大约 60-70 美金, 全球每年汽车销量 8800-9500 万辆左右,则全球汽车 CIS 市场规模将达到 53-67 亿美金, 约合人民币 342-433 亿元。

  行业竞争格局安森美遥遥领先。根据 TSR 数据,2019 年汽车成像市场中,安森美占比 62%,豪威科技占比 20.1%,索尼占比 3.0%;2019 年汽车感知市场中,安森美占比 80.8%, 豪威科技占比 5.5%,索尼占比 5.1%。

  目前汽车 CIS 主要面临四大技术难题:高动态范围(HDR)、抑制 LED 闪烁、低照感光 和极端环境条件。实现高 HDR 性能主要有三种方法:①时域曝光堆叠;②大小像素曝光;③像素内增加大阱容。

  这三种技术可以融合形成三合一方案从而进一步提升汽车 CIS 性 能。豪威、索尼拥有三合一技术,而安森美无手机 CIS 产品,缺少小像素技术积累,无 法实现大小像素曝光技术。因此长期来看,安森美龙头地位将受到豪威、索尼的威胁。

  1)虚拟现实技术Virtual Reality(VR)是通过计算机图形构成三维数字模型,并编制到 计算机中生成一个以视觉感受为主,也包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境。

  2)增强现实技术Augmented Reality(AR)是通过计算机系统提供的信息增加用户对现 实世界感知的技术,并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景 中,从而实现对现实的“增强”。AR 技术在 VR 技术基础上发展而来,AR 和 VR 设备的 近眼显示系统是通过光学元件将显示器上像素成像并投射到人眼,但 AR 眼镜需要通过 层叠形式将虚拟信息与真实场景相融合,实现增强现实的效果。

  虚拟现实产业链包括硬件、软件、内容制作与分发、应用及服务四大环节。硬件环节包 括核心器件、终端设备和配套外设三部分。核心器件方面,包括芯片(CPU、GPU、移 动 SOC 等),传感器(图像、声音、动作捕捉传感器等),显示屏( LCD、OLED、 AMOLED 和显示屏及其驱动模组),光学器件(光学镜头、衍射光学元件、影像模组、 三维建模模组等),通信模块(射频芯片、WIFI 芯片、蓝牙芯片、NFC 芯片等)。终 端设备方面,包括 PC 端设备(主机+输出式头显)、移动端设备(通过 USB 与手机 连接)和一体机(具备独立处理器的 VR 头显)。配套外设方面,包括手柄、摄像头、 感知设备(指环、触控板、触/力觉反馈装置等)。

  VR/AR 设备的佩戴舒适度、清晰度、流畅性等因素影响用户体验感。早期 VR/AR 设备 由于芯片算力不够至流畅度不足、屏幕清晰度不够、硬件笨重等原因至用户佩戴时体验 感较差。近些年,随着硬件不断升级,产品设计更加轻便化,VR/AR 设备向着轻便、舒 适的方向发展,体验感提升的同时价格也逐步下沉。此外,供应链也不断完善,国内涌 现了一批优质的光学和整机组装等领域优质厂商。

  4G 网络无法满足 VR/AR 大带宽、低延时需求,用户体验效果欠佳。2015 年 VR/AR 产 品一度成为消费电子行业热点,香港.开特马结果直播,但在 2017 年市场陷入沉寂。分析近年来 VR/AR 热度下 降的核心原因:受限于 4G 网络带宽不足,数据传输效率低于 VR/AR 产品需求,场景画 面分辨率低、颗粒感严重、渲染效果不佳,用户长时间使用会产生眩晕感。

  5G 网络全面铺开成为 VR/AR 市场发展助推器。高品质的 VR/AR 应用对网络环境要求 极高,5G 网速最高可达 10Gbit/s,是 4G 网络的 100 倍,5G 的大带宽、低延时,将为 VR/AR 行业解决因带宽和延时导致渲染能力不足、互通体验感差等痛点提供关键技术。 此外,5G 网络传输速率高,有助于 VR/AR 设备实现数据云端计算和储存。不仅节省设 备制造成本,也将推动设备向无线化、轻量化发展。

  VR/AR 市场潜力巨大,2021 年 VR/AR 产品将迎来爆发期。随着 VR/AR 硬件设备的升 级、5G 技术的成熟、应用内容的丰富,VR/AR 市场即将迎来新的发展。根据 IDC 数据, 2017~2020年VR/AR头显出货量分别为836万/590万/800万/706万台,并预计全球VR/AR 市场有望在 2021 年恢复成长,2024 年出货量有望超 7671 万部。

  光学行业的上游主要包括原材料、辅料及加工设备制造业,其中原材料主要包括各类光 学玻璃;辅料包括镀膜材料、清洗辅料、研磨材料等;加工设备包括在切割、研磨、抛 光、清洗、丝印、镀膜和检测等工序中用到的各种设备。目前上游行业处于充分竞争状 态,且原辅材料占比成本相对较低,其价格波动对中、下游公司影响较小。

  光学行业的中游主要包括镜头厂商及提供镜头零部件如 CIS、镜头、马达、红外截止滤 光片、模组等厂商。由于光学镜头是机器视觉系统必不可少的部件,直接影响成像质量 的优劣,其重要性不言而喻。 摄像头模组主要由图像传感器(将光信号转化为电信号)、 镜头(收集光线)、音圈马达(对焦)、红外截止滤光片(过滤多余的红外光和紫外光) 等组成。

  光学行业下游主要包括手机、车载及监控等领域。由于手机年出货量在 13 亿左右,远高 于汽车和安防产品的出货量,叠加多摄渗透率的提升,手机镜头在下游占比较高。后续 随着汽车 ADAS 渗透率提升推动车载镜头量价齐升,汽车镜头占比有望持续提升。根据 中国产业信息网数据显示,近几年手机镜头占比在 70%-80%之间,车载镜头占比在 9%-15% 之间,监控镜头在 9%-13%之间。

  CIS 集中度较高,2019 年 CR3 达 76%。据 TSR 统计,2019 年全球 CIS 销售额达到 159 亿美元,其中索尼占比达 48%,掌控近一半市场份额。三星、豪威跟随其后,分别占比 21%、7%,CR3 达 76%,较 2018 年有所提升,预计到 2023 年,前三大公司市占率将达 到 90%以上。而从出货量来看,前瞻产业研究院数据显示,索尼、三星、豪威占比分别 为 31%、28%、16%,CR3 为 75%。综合两者数据来看,索尼在高端市场的竞争力十分 强劲。

  以手机镜头板块为例,根据 TSR 发布数据,在整个手机镜头行业中,中国台湾地区的大立光 是绝对的霸主,占据了 35%的全球市场份额,并且主要供应高阶镜头。舜宇光学作为来 自大陆的后起之秀,也占据了 9%的市场份额,位居市场第二位,并在国产手机供应链中 具有重要地位。Top3 厂商市占率达到 50%以上,行业集中度较高,且大立光与舜宇光学 市场份额不断提升,保持在 40%以上。各厂商镜头营收占公司总营收比例:大立光 99%、玉晶光电 95%、舜宇光学 18-22%。从手机镜头的盈利能力来看,大立光的毛利率为 70% 左右,舜宇光学与玉晶光为 40%以上,行业盈利能力强大。

  总体而言,模组环节技术壁垒相较于 CIS 与镜头更低,导致厂商数量较多,竞争也更为 激烈。据旭日大数据的统计,仅中国大陆地区的模组厂商就多达 100 多家。但后续随着 手机品牌厂商集中度提升,亦有望带动上游模组厂商集中度提升。且随着光学创新不断,模组厂商需要投入更多的资本开支来扩大产能,叠加技术创新形成的技术壁垒,马太效应下有望强者恒强。