光学专题研究报告:手机摄像头持续创新 多方位支撑技术升级

类别:行业 机构:长城国瑞证券有限公司 研究员:刘亿 日期:2020-05-20

主要观点:

    手机是摄像头的主要终端应用市场。摄像头是使用凸透镜成像原理来实现图像的成像并记录的设备。当前常见的摄像头与数码相机结构相近,基本都包括镜头、滤光片、图像传感器(主要为CMOS 图像传感器,即CIS)、马达(可选)等零部件构成。从下游应用角度来看,手机、 视频监控、车载摄像机是三个最大的终端市场,其中手机又是最大的应用领域,根据TSR 数据,2018年手机镜头市场规模约为60.45 亿美元,占整体市场约69%;而Yole 数据显示,2019Q4 智能手机CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)图像传感器份额约为70%;从摄像头模组的角度来看,2018 年手机应用销量和销售额占比分别约为83%和76%。

    图像传感器和镜头构成摄像头的主要成本来源。从成本来看,在手机摄像头中,根据前瞻产业研究院数据,图像传感器成本占比最高,达52%;其次是光学镜头,占比19%;另外,模组封装环节成本达20%。Yole 的数据显示,在CMOS 摄像头模组(使用CMOS 图像传感器)中,图像传感器成本占比达45.2%;镜头成本占比为15.1%;音圈马达成本占比为8.5%;模组封装环节及其他元件成本占比为31.3%。图像传感器和镜头不仅占据了摄像头模组成本的大部分,同时这两个领域相对其他环节具有更高的壁垒,体现在技术和人才等多方面。

    手机摄像头图像传感器演进方向:传感器尺寸增加。传感器的尺寸很大程度上决定了相片的成像质量,增加传感器尺寸作用主要体现在:1)增加感光面积,提升获取信息丰富度;2)扩大成像的视角; 3)有助于实现背景虚化;4)为提高解析度和暗光能力创造条件。

    目前各手机品牌厂商使用的传感器尺寸逐步增大(尤其是旗舰级),2019 年以前发布的手机采用的传感器尺寸通常在1/2 英寸以下,而2019 年以后采用1/2 英寸以上传感器的机型陆续上市,2020 年2 月发布的Samsung Galaxy S20/S20+/S20 Ultra 传感器分别为1/1.76 英寸、1/1.76 英寸、1/1.33 英寸,而2020 年2 月发布的华为P40 系列传感器尺寸达到1/1.28 英寸。

    镜头改进方向:镜片数量和材质。镜头镜片数量增加,有助于提高聚光能力、消除像差,从而改善成像质量,同时增强变焦、防抖等辅助功能。从国内智能手机主摄像头镜片数分布情况来看,5P 镜头和6P 镜头占据主要市场份额, 2018 年我国智能手机主摄中6P 镜头占比达64.3%,5P 镜头占比达35.6%,7P 镜头出货量相对较少。2019 年11 月,小米CC9 率先采用8P 主摄像头。

    玻璃材质镜头光学性能优于塑料材质镜头,但是由于工艺难度大,成本上存在劣势,在手机中以塑料镜头为主。玻璃塑料混合镜头结合了玻璃镜头和塑料镜头的优点,已被LG V30、荣耀20Pro 等机型使用。随着技术进步、成本降低以及消费者对拍照/摄像质量要求提升,预计玻塑混合镜头将得到进一步推广。

    其他创新和发展:多摄方案、3D 感测、潜望式镜头。从后置摄像头数量来看,目前最多的是后置五摄,机型如华为P40 Pro+、小米CC9 Pro 等;前置摄像头方面,Vivo X9、华为P40 系列采用前置双摄,此外还有华为Magic2、美图V7 等采用前置三摄。根据Yole 数据,2019 年智能手机平均摄像头数量约为3.06 颗,同比增长21.7%,预计智能手机摄像头数量稳步提升,2025 年平均每台智能手机摄像头数量约为3.83 颗。

    3D 感测技术能记录场景或对象的深度值,为解决复杂任务提供了全新可能。在手机摄像头中应用的3D 技术包括:立体视觉(Stereo vision)、结构光(structured light)、飞行时间(Time-offlight)。Yole 预计2025 年3D 传感在后置摄像头(结构光和ToF方案)的摄像头为42%,超过前置摄像头的约25%水平。

    变焦能力是目前手机摄像头的重要卖点,受手机厚度限制,一般长焦摄像头焦距提升空间较窄,因而潜望式长焦摄像头应运而生,目前华为、三星、OPPO、Vivo 推出的最新系列均具备潜望式长焦机型。预计未来潜望式摄像头在大屏手机中的渗透率有望提升。

    投资建议:

    摄像头产业链包括图像传感器、镜头、滤光片、马达、模组封装等环节,根据Yole 数据,2018 年全球摄像头模组销售规模为271亿美元,其中图像传感器价值占比约为45%,镜头价值占比约15%。从下游终端来看,手机仍是主要应用领域,占价值量比重大概70-80%。

    在手机领域,摄像头一直是主要创新点,各类创新旨在改善拍摄质量或辅助功能,包括大尺寸传感器、多镜片镜头、玻塑混合镜头、3D 感测镜头、潜望式镜头、不同类型摄像头组合等方面(以及尚未应用的屏下摄像头)。持续的创新在一定程度上提升了行业壁垒,建议持续关注图像传感器、镜头、滤光片、模组制造等各个环节中具备较高研发实力、具有优质客户资源的龙头企业。

    风险提示:

    宏观经济下行致消费不振风险;手机销售量不及预期风险;突发事件带来的供需冲击风险;创新不受市场认可风险;市场竞争风险。