CIS行业专题：影像技术路线分化，国产龙头加速赶超

请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容2024年09月24日CIS行业专题：影像技术路线分化，国产龙头加速赶超行业研究 · 行业专题 电子 · 半导体投资评级：优于大市（维持）证券研究报告 | 证券分析师：胡剑证券分析师：胡慧证券分析师：叶子证券分析师：詹浏洋021-60893306021-608713210755-81982153010-88005307hujian1@guosen.com.cnhuhui2@guosen.com.cnyezi3@guosen.com.cnzhanliuyang@guosen.com.cnS0980521080001S0980521080002S0980522100003S0980524060001请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容影像技术路线分化，国产龙头加速赶超l CIS行业概况：预计2025年全球销售额330亿美元，汽车电子或为增长最快领域CIS（CMOS图像传感器）是摄像头模组的核心元器件，完成“光-电-数字信号”转换与预处理。根据感光元件安装位置，CIS主要可分为前照式结构（FSI）、背照式结构（BSI）和堆栈式结构（Stacked），其中堆栈式结构受益于像素层在感知单元中的面积占比提升而图像质量大幅优化，同时有效抑制电路噪声。根据快门曝光方式不同，CIS可分为卷帘快门（RS）和全局快门（GS），其中全局快门是高速摄影等应用场景下的最佳快门方式。据Frost&Sullivan数据，预计2021-2025年全球CIS销售额CAGR达11.9%，其中到2025年汽车电子相较2020年市场份额预计上升4.8pct，或成为增长最快领域。l CIS技术路线：索尼、三星、豪威影像技术竞相发展，国产CIS龙头有望加速赶超当前CIS技术主要存在高像素、高帧率、高成像效果三个发展方向。索尼采用双层晶体管像素堆叠技术扩大动态范围，使得在拍摄明暗差较大的逆光场景时不需要增加图像传感器尺寸也能抑制过度曝光或暗部模糊等问题。三星主打大像素产品，推出像素合并技术、双垂直传输门（D-VTG）技术和AI Remosaic技术提升图像质量。豪威TheiaCel像素设计将DCG HDR与LOFIC技术整合在一个电路结构，实现了单像素DCG HDR，兼顾了高像素与高动态范围。近年来由于复杂的国际形势，索尼和三星有延缓CIS技术开发的趋势；同时由于各家影像技术持续分化，在不同路径产品线之间的差异化竞争背景下，国产CIS龙头在新产品推动下的新周期中有望实现加速赶超。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容影像技术路线分化，国产龙头加速赶超l 韦尔股份：国产CIS龙头，智能手机及汽车市场推动业绩高增韦尔股份是全球知名的提供先进数字成像解决方案的芯片设计公司，其半导体产品设计业务主要由图像传感器解决方案、显示解决方案和模拟解决方案三大业务体系构成。2024年上半年，公司营业收入同比增长36.5%，主要由于公司在高端智能手机市场的产品导入及汽车市场自动驾驶应用的持续渗透。2024年上半年公司图像传感器解决方案收入同比增长49.9%，其中来源于智能手机市场同比增长78.5%，所推出高端图像传感器OV50H被广泛应用于国内主流高端智能手机后置主摄传感器方案中，正在逐步替代海外竞争对手同品类产品；来源于汽车市场同比增长53.1%，凭借先进紧凑的汽车CIS解决方案覆盖了广泛的汽车应用。l 风险提示：国产替代进程不及预期；下游需求不及预期；行业竞争加剧的风险；国际关系发生不利变化的风险。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容目录CIS行业概况：预计2025年全球销售额330亿美元，汽车电子或为增长最快领域01CIS技术路线：索尼、三星、豪威影像技术竞相发展，国产CIS龙头有望加速赶超02韦尔股份：国产CIS龙头，智能手机及汽车市场推动业绩高增03风险提示04请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容一、CIS行业概况：预计2025年全球销售额330亿美元，汽车电子或为增长最快领域请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容CIS（CMOS图像传感器）：摄像头模组的核心元器件l CIS（CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器）是一种光学传感器，能够将接收到的光信号转换为电信号，并将电信号转换成数字信号。一个典型的摄像头模组主要由镜头组、图像传感器和PCB板等器件构成。作为当前图像传感器的主要种类，CIS在摄像头中起到“光-电-数字信号”转换的桥梁作用，是摄像头模组的核心元器件。l CIS集成度较高，通常由像素阵列（光电二极管）、行/列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成。与CCD图像传感器相比，CIS具有成本低、能耗低、数据处理速度快等优点，更适合应用于手机摄像、智能车载、安防监控等领域。图：摄像头基本结构图：CIS芯片基本结构资料来源：LUCID Vision Labs官网，国信证券经济研究所整理资料来源：格科微招股书，国信证券经济研究所整理请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容CIS工作原理：“光-电-数字信号”转换与预处理l CIS的工作原理可分为“光-电转换”、“电-数字转换”和“数字信号预处理”三个部分。Ø光-电转换：外界光通过微透镜照射到像素阵列上发生光电效应，在像素单元内产生相应的电荷，形成以电压值表示的模拟电信号。Ø电-数字转换：逻辑单元根据需要选择相应的像素单元，并将单元内的模拟电信号传输到对应的模拟信号处理单元以及AD转换器转换成数字图像信号。Ø数字信号预处理：数字放大器等部件会将数字图像信号进行一系列预处理，并通过传输接口将图像信息传送给平台接收。图3：CIS的工作原理资料来源：头豹研究院，国信证券经济研究所整理Ø 光信号通过微透镜进入彩色滤光片，彩色滤光片拆分反射光中的红、绿、蓝成分，红绿蓝滤色片以1:2:1的比例排列在感光元件之上，形成拜尔阵列滤色镜。Ø 通过滤光片的光信号经由光电二极管转换为用电压值表示的模拟电信号，并通过缓存与接口电路进行后期处理。Ø CIS中信号转换电路负责将光信号经由感光电路后形成的模拟电信号转换为数字电信号。Ø 模拟电信号通过模数转换器转化为数字信号后，再经过数字放大器进行放大，可高效地对每个像素点间光信号强度差距进行区分，即使CIS处于外界光线强度较弱的情况时，亦呈现较为清晰的图像信号。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容CIS结构：前照式（FSI）、背照式（BSI）、堆栈式（Stacked）l CIS根据感光元件安装位置，主要可分为前照式结构（FSI）、背照式结构（BSI）和堆栈式结构（Stacked）。l 前照式结构（FSI）：采用自上而下的五层结构，分别是透镜层、滤光片层、线路层、感光元件层和基板层。当光从正面入射，采用FSI结构的CMOS图像传感器需要光线经过线路层的开口，方可到达感光元件层然后进行光电转换。FSI的主要优点是其工艺条件相对较易实现、制造成本相对较低，但若要实现优良的性能则需要较高的设计能力。l 背照式结构（BSI）：将感光元件层的位置更换至线路层上方，感光层仅保留感光元件的部分逻辑电路。采用背照式结构，光线可以从背面入射直接到达感光