02.21 「行業深度」光學行業研究:CIS、光學元件、指紋識別、鏡頭模組


「行業深度」光學行業研究:CIS、光學元件、指紋識別、鏡頭模組

一、受益於高端產品及多攝,鏡頭廠商利好

鏡頭是一個技術門檻較高的行業,行業格局集中度較高。從市場格局看,行業集中度較 高,並且有進一步提升的趨勢。各廠商鏡頭營收佔公司總營收的比例:大立光 99%、玉 晶光 95%、舜宇 18~22%、聯創電子 15~20%、聯合光電 98%。從手機鏡頭的盈利能 力來看,大立光的毛利率比舜宇高 20 個百分點,玉晶光的盈利能力於近兩年快速修復。

歷史上鏡頭企業有兩種模式可以生存,技術升級或差異化生產。鏡頭的生存方式要麼進 行足夠的技術積累,諸如大立光、玉晶光、舜宇光學、關東辰美;要麼專注於利基市場 進行差異化競爭,諸如聯合光電、聯創電子。大立光是手機鏡頭行業絕對的霸主,舜宇 作為國內鏡頭龍頭正在逐漸趕上,此外瑞聲科技在混合鏡頭和 WLO 領域、聯合光電在安 防鏡頭、聯創電子在運動相機鏡頭領域有較強的差異化佈局能力,並將逐漸進入消費電 子鏡頭領域。汽車鏡頭領域,舜宇則遙遙領先,市佔率全球第一。

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大立光是全球光學鏡頭龍頭企業,具有較強的產品競爭力,保持技術領先地位。近幾個 月,受益智能手機三攝應用以及 6P/7P 消耗更多產能,公司營收持續增長。2019 年下半 年以來,7~10 月,大立光分別實現月度營業收入 54.73/64.76/65.96/66.26 億新臺幣, 同比增長 3%/18%/20%/27%,同比增速逐漸加快。

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舜宇是國內光學龍頭,乘光學升級而迅速成長。舜宇在消費電子高端模組及鏡頭具有龍 頭地位,在國內光學領域積累深厚。舜宇在 2004 年進入手機攝像頭模組,同年開始研發 車載鏡頭,2007 年開始出貨。目前,舜宇的光學零件產品較為多元化,包括消費電子、 汽車、安防、工業、化學、生命科學等。模組方面,公司自行研發的 MOB 和 MOC 技術, 減少 AA 製程用量的同時縮小模組尺寸,降低成本的同時具有差異化競爭力能力。

舜宇技術不斷升級,與龍頭廠商差距減小。舜宇在中高端智能手機份額逐漸增長,公司 在 2018 年實現 48M 及 7P 鏡頭的量產,技術和產品規格,競爭力不斷增強,與行業龍 頭廠商的差距逐漸減小。

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受益於下游三攝滲透提升及舜宇產品競爭力增強,手機鏡頭出貨量持續增長。舜宇在 2019 年 7 月手機鏡頭出貨量 109 萬顆,2019 年 8 月手機鏡頭出貨量 133 萬顆,連續創 歷史新高。2019 年上半年,舜宇光學零件業務毛利率 44.1%,同比增加 2 個百分點; 2019 年上半年,10MP 像素以上手機鏡頭出貨佔比達到 51.9%。

二、光學領域的創新腳步加快

如今智能手機進入存量時代,各大手機廠商都在尋找新的手機性能以謀求差異化的競爭 優勢和銷量突破。在智能手機進化的過程中,攝像頭的升級是消費者見證的的升級之一。 從生物識別到人臉識別,從 3D 建模到虛擬現實,隨著 5G 時代的到來,光學的革命性創 新將與新的 AR\\VR 領域息息相關,也為供應商帶來了更多的創新方向和更大的市場空間。

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手機攝像頭經歷了五輪升級,光學領域不斷創新。2000 年 6 月夏普首先開始在手機上裝載攝像頭,開啟了移動端的光學市場;iPhone 4 首發手機前置攝像頭並且攝像頭的體積 得到了縮減;之後前置攝像頭的規格也在不斷升級;2017 年雙攝爆發式增長,如今 3D 建模等功能正在加速導入,未來手機攝像頭將會繼續導入 AR 等功能,光學在自動駕駛、 虛擬現實、工業等領域也將取得新的突破。

1 三攝、多攝加速滲透

隨著消費者對高質量拍照、錄像的需求日益增加,攝像頭模組的進化是智能手機發展的必經之路。伴隨著雙攝、三攝滲透率的提高,市場將會開啟新的成像變革。

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旗艦機種的像素不斷升級,由 2000 萬逐漸升至 4000 萬。前置攝像頭也逐漸由 800 萬升級至 2400 萬,拍照效果提升。此外,國內高端機種的鏡頭也逐漸從 5P 升級到 6P,以便 實現超級大廣角,大光圈,光學變焦也不斷升級至三倍,使得夜拍效果逐漸加強。IDC 預 計 2018 年後置鏡頭的 6P 滲透率約為 40%。

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根據 Statista 的預測,2018 年三攝滲透率僅為 1.6%,而到了 2020 年三攝的滲透率將達 到 24.5%。在採用三攝的機型上,安卓陣營在今明兩年或比蘋果更加積極。

2 TOF 開啟深度信息的新未來

3D sensing 是智能手機創新的趨勢之一,當前正加速向中低端手機滲透。目前實現 3D sensing 共有三種技術,分別為雙目立體成像、結構光和 ToF,目前已經比較成熟的方案 是結構光和 TOF。其中結構光方案最為成熟,已經大規模應用於工業 3D 視覺,TOF 則 憑藉自身優勢成為在移動端較被看好的方案。

ToF(Time of Flight)技術是 2018 年才被應用到手機攝像頭的 3D 成像技術,其通過向 目標發射連續的特定波長的紅外光線脈衝,再由特定傳感器接收待測物體傳回的光信號, 計算光線往返的飛行時間或相位差,從而獲取目標物體的深度信息。ToF 鏡頭主要由發 光單元、光學鏡片及圖像傳感器構成。其識別距離可達到 0.4 米到 5 米,因此已有品牌, 如 OPPO、華為等,將其應用於手機後置攝像。ToF 技術具備抗干擾性強、FPS 刷新率更 高的特性,因此在動態場景中能有較好表現。另外 ToF 技術深度信息計算量小,對應的 CPU/ASIC 計算量也低,因此對算法的要求更低。但相對於結構光技術,ToF 技術的缺點 在於其 3D 成像精度和深度圖分辨率相對較低,功耗較高。

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預測智能手機 3D 感測需求將從 2017 年的 4000 萬部增加至 2019 年的 2 億部以上,其中 2019 年的 ToF 機型還主要集中在幾款高端旗艦機,從 2020 年開 始 TOF 的出貨量將進一步爆發,在整體 3D 感應中佔比有望達到 40%。

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通過對已經上市的主流 3D 攝像頭產品進行拆解分析,3D 攝像頭產業鏈可以被分為:

  • 1、上游:紅外傳感器、紅外光源、光學組件、光學鏡頭以及 CMOS 圖像傳感器;
  • 2、中游:傳感器模組、攝像頭模組、光源代工、光源檢測以及圖像算法;
  • 3、下游:終端廠商以及應用。
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3 電影攝像頭:感受時光影像之美

在拍照方面,華為手機 P 系列和 Mate 系列長期霸榜 DxOMark 榜單第一名位置,華為在 Mate 30 系列的相機也進行的重點的升級。Mate30 Pro 是全球首個商用雙後置 4000 萬 攝像頭的手機,並擁有超高的 ISO 和雙 OIS 光學防抖,新加入的 4000 萬像素電影攝像 頭,1/1.54 英寸感光元器件,是華為手機迄今最大的一顆感光元件,支持超高清的夜 景攝像,支持最高 7680 幀的超級慢動作功能,每秒定格 7680 個瞬間。同時華為 Mate30Pro 電影攝像頭支持超高清夜攝,視頻感光度最高可達 ISO 51200,主要得益於新的傳感器和麒麟 990 的 ISP 5.0。

4 光學將在 AR、VR 的發展中持續發力

根據中國信息通信院的最新數據顯示,全球虛擬現實產業規模接近千億元人民幣,2017-2022 年均複合增長率有望超過 70%。在整體規模方面,根據 Greenlight 預測, 2018 年全球 AR\\VR 市場規模超過 700 億元人民幣,同比增長 126%。其中,VR 整體市 場超過 600 億元,VR 內容市場約 200 億元,AR 整體市場超過 100 億元,AR 內容市場 接近 80 億元,預計 2020 年全球虛擬現實產業規模將超過 2000 億元,其中 VR 市場 1600 億元,AR 市場 450 億元。

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在終端整機方面,根據 IDC 3 月 28 日的報告《Worldwide Quarterly Augmented and Virtual Reality Headset Tracker》顯示,全球 VR/AR 頭顯出貨量預計在 2019 年達到 890 萬,同比增長 54.1%。未來出貨量預計將以 66.7%的複合年增長率在 2019-2023 年間保 持強勁增長,並在 2023 年達到 6860 萬。

中國的虛擬現實技術的日漸成熟,市場規模將進一步擴大,中國產業研究院預計 2018 年中國虛擬現實市場規模將突破百億元大關。到了 2020 年中國虛擬現實市場規模將達 到 300 億人民幣。

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3D 攝像頭技術提供的手勢識別功能將成為未來 AR/VR 領域的核心交互手段。目前各 大廠商推出的 VR 設備大都需要控制器,遊戲控制器的優勢在於控制反饋及時、組合狀 態多。以 HoloLens 為例,就擁有一組四個環境感知攝像頭和一個深度攝像頭,環境感 知攝像頭用於人腦追蹤,深度攝像頭用於輔助手勢識別並進行環境的三維重構。

5 屏下指紋識別:開啟全面屏下新的解鎖方式

隨著光學指紋識別產業鏈的初步成熟,供應鏈的進一步完善,屏下指紋識別應用規模將顯著擴大,同時,隨著國內 OLED 面板廠商的生產能力逐漸導入,目前只適用於OLED屏幕的光學式和超聲波式屏下指紋識別方案的成本將會逐漸下降,光學式屏下指紋識別方案的滲透率將進一步提升。根據 IHS Markit 數據預測,2018 光學式指紋識別模組的 出貨量將預計超過 9000 萬顆;2019 年繼續保持高速增長,出貨量預計將超過1.75億顆;至 2021 年預計將超過2.8億顆,對光學指紋傳感器(CIS)的需求潛力巨大。

光學指紋識別方案的產業鏈主要分為算法及芯片(核心領域)、CMOS(將光信號轉化為電信號)、Lens(主要是微透鏡陣列)、濾光片以及產品封裝。作為國內主要圖像傳感器 供應商之一的豪威科技,將受益於光學指紋識別產業市場規模的快速擴張。

目前,市場上已發售的智能手機大多采用光學屏下指紋識別技術,京東方的專利申請量最多,排在國內首位,天馬微電子、信煒科技、三星和歐菲分列第二名至第五名。中國的手機廠商率先大規模應用了屏下指紋技術,小米和 vivo 是最早大規模應用光學屏下指 紋技術的手機廠商。華為在此次的 Mate 20 Pro 也搭配了屏下指紋版本。供應商為匯頂科技。

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第一部採用屏下指紋手機的是 VIVO X20Plus UD,其採用的是新思科技的算法芯片。隨 後,vivo X21 UD,華為 Mate RS 保時捷版,小米 8 探索版、vivo Nex 和華為 Mate 20 Pro 也紛紛配置了屏下指紋解鎖的功能,採用的主要是匯頂科技的算法。OPPO 與 18 年 下半年的新機也都配備了屏下指紋解鎖的功能,主供為思立微。神盾憑藉著與三星之間 的供應關係,已經通過了認證,成為目前三星光學指紋辨識主要供應商。

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6 潛望式鏡頭開啟光學變焦新革命

目前手機大多數的光學變焦倍數多為 2x,我們認為未來隨著消費者對手機拍照的要求越來越高,光學變焦倍數會進一步發展,5x 甚至 10x 的光學變焦將成為主流,潛望式的設 計可以很大程度上縮小鏡頭模組的高度,實現手機輕薄化的趨勢,也將引領新一輪攝像 頭領域的升級。

三、產業鏈供應商

手機攝像頭對應的產業鏈企業包括圖像傳感器製造商、模組封裝廠商、鏡頭廠商、馬達 供應商、稜鏡、濾光片供應商等。由於行業技術壁壘和集中度高,產業鏈的龍頭多為日 本、韓國、中國臺灣所壟斷,大陸的廠商主要集中在稜鏡、紅外濾光片和鏡頭模組封裝 上,其中 CMOS 廠商包括豪威(韋爾股份),鏡頭廠商包括舜宇光學,聯創電子、歐菲光、瑞聲科技,聯合光電等,模組廠商包括舜宇光學,歐菲光,聯創電子、丘鈦科技,立訊 精密(立景)等,稜鏡以及光學組件廠商包括舜宇光學,水晶光電,中光學,等。

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四、產業鏈重點公司

水晶光電(光學元件)、歌爾股份(光學元件),建議關注匯頂科技(指紋識別)、韋爾股份(CIS)、歐菲光(鏡頭及模組)、 聯創電子(鏡頭及模組)。

水晶光電(002273.SZ)


水晶成立於 2002 年,居全球紅外濾光片市場龍頭地位,是全球僅次於 VIAVA 的大型具備 窄帶濾光片供應商。同時,水晶積極佈局潛望式攝像頭稜鏡、晶圓級光學元件,並圍繞鏡 頭減薄、光學面板、3D 成像智能家居端應用等與客戶展開合作。此外,根據公司年報及 中報,水晶通過投資全球陣列光波導激素龍頭企業 Lumus、與全球著名玻璃供應商肖特成 立合資公司提供成像晶圓材料。根據青亭網訊,2019 年 12 月 18 日, AR 全息波導顯示 技術領軍企業 Digilenns 宣佈與水晶合作,聯合拓展中國市場,把握 AR 產業發展機遇。

歌爾股份(002241.SZ)
歌爾成立於 2001 年,主要從事聲光電精密零組件、聲學智能整機、智能硬件等設備的研 發、製造和銷售。根據公司官網及年報資料,公司於 2010 年建立光電產業園,16 年起獨 家代工索尼 PSVR 及 Oculus。除提供 VR/AR 聲學方案外,歌爾還掌握了前沿的 VR/AR 領域光學技術解決方案,提供 VR 產品主流的菲涅爾透鏡,並與全球領先的衍射光波導元 件企業 WaveOptics 簽訂了獨家代工協議。

匯頂科技(603160.SH)
匯頂成立於 2002 年,主要從事移動智能終端人機交互及生物識別領域的芯片設計、軟件 開發及整體解決方案。根據 19 年中報,公司作為全球指紋識別芯片龍頭企業,自 18 年推 出屏下光學指紋芯片以來,受益於光學屏下指紋的快速推廣,1H19 營業收入同比增長 108% 至 28.9 億元,其中 86%來自指紋識別芯片。光學屏下指紋解決方案廣泛商用於華為、OPPO、 Vivo、小米、一加、魅族、聯想等主流品牌,並已拓展至平板、筆記本電腦、IoT 等領域。

韋爾股份(603501.SH)
韋爾成立於 2007 年,主要從事半導體分立器件、電源管理 IC 等產品的研發以及被動件、 結構器件、分立器件等半導體產品分銷。根據公司 2019 年中報,2019 年 7 月 30 日,公 司已成對北京豪威 100%股權收購,而北京豪威主要經營實體為美國豪威,即全球第三大 CIS 廠商。在手機攝像頭多攝滲透率提升、主攝像素提升、智能駕駛興起、以及生物識別 多場景應用驅動下,CIS 作為鏡頭重要的元件將成為核心受益環節。根據 IT 之家 2019 年 6 月 17 日消息,豪威已推出首款 0.8um 48MP CIS,可達到 1/2’’光學尺寸分辨率,4Q19 量產。

歐菲光(002456.SZ)
歐菲光成立於 2001 年,是全球手機攝像頭模組市場高端雙攝、三攝模組主力供應商,且 具備光學式和超聲波式屏下指紋識別模組批量出貨能力,是各品牌機型屏下指紋識別模組 的主力供應商。根據公司 2019 年中報,在多攝升級、滲透率提升以及屏下指紋在終端應 用推廣驅動下,1H19 年公司攝像頭模組收入同比增長 40%至 143 億元,出貨量同比增長 23%至 2.9 億顆;生物識別產品收入同比增長 40%至 1.36 億顆,收入同比增長 100%至 39.4 億元。

聯創電子(002036.SZ)


聯創成立於 1998 年,主要從事手機、平板電腦、智能駕駛、智能家居、VR/AR 等領域光 學鏡頭、攝像頭模組等產品的研發生產及銷售。根據 1H19 中報,公司主要向華勤、聞泰、 龍勤等國內 ODM 提供手機鏡頭和模組,研發的結構光激光準直鏡頭已量產出貨,屏下光 學指紋鏡頭也獲得國際知名手機品牌客戶認可。此外,公司已有十多款車載鏡頭獲國際知 名汽車電子廠商 Valeo、Magna 認可並量產出貨,且 Tesla 車載鏡頭也在穩定量產出貨中。

五、光學產業鏈標的估值

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