3D感应技术行业深度分析报告.docx
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3D感应技术行业深度分析报告
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2017年7月
正文目录
图目录
表目录
消费电子领域的光学革命:
人机交互的开始
从3D建模到周边互动,消费电子领域光学变革正处于第一步变化的前夜。
进入后智能
手机时代,光和声的变化带来的互动交流,是未来智能手机向智慧手机演进的一个重要方向,
是人机交互的开始。
我们认为光学领域的变化可以分成两步,第一步是3D建模的开始,感
知周边的环境;第二步是在3D感应的基础上实现与周边的环境互动和深度人机交互。
围绕
第一步,很多变化已开始发生,目前我们正处在围绕第一步变化的前夜。
从单摄到双摄,由2D到3D,光学领域已开始全面变革。
双摄像头相较单摄像头能捕
捉更为丰富的图像信息,同时还能感知一部分位置信息。
双摄像头目前正处于爆发拐点,随
着国际大客户拉动,双摄预计开始爆发式增长。
结构光和TOF能够真正实现3D位置信息建
模,结构光方案因技术成熟,适用于静态场景而料率先应用于大客户的前置方案;TOF方案
较为适合动态场景和大范围开放式场景,更适合于后置方案。
以鱼眼为代表的360度实时全
景采集,是深度全景VR/AR的开始。
本篇报告将从消费电子领域的光学变化入手,全面分析及梳理光学革命带来的主要机遇与国产替代机会。
图1:
消费电子领域的光学革命
由单摄到双摄——摄像头数目从1到2到更多
双摄成像优于单摄,目前“广角+长焦”、“彩色+黑白”方案较优
双摄像头成像效果优于单摄。
摄像头作为采集模拟图像信号的工具,在摄像领域已经广
泛应用。
智能手机过去10年经历了“后置单摄”、“前置单摄+后置单摄”、“前置单摄+后置
双摄”、“前置双摄+后置单摄”等一系列变革。
相比单摄像头,双摄像头能实现背景虚化,
光学广角、大范围变焦等功能,更利于图像采集,符合当前市场对手机摄像的需求。
图2:
双摄背景虚化(右)成像效果对比图
图3:
彩色+黑白双摄像头成像效果图
当前四种技术路线中,“广角+长焦”、“彩色+黑白”方案或成趋势。
当前双摄主流技术
路线包括“广角+长焦”、“彩色+黑白”、“成像+景深”和“成双成对”四种方案。
国际大客
户目前所采用的是广角+长焦方案,具有模拟光学变焦及全景能力,所成图像更清晰,但在
暗光条件下对焦慢。
华为所主导的是彩色+黑白方案,优势在于能够通过黑白镜头增加光通
量,图像色彩饱满,成像清晰,但对算法条件要求较高。
另外两种技术路线包括成像+景深
和两颗相同的摄像头,成像效果相对较差,主要应用在中端机型上,但两种方案成本相对较
低。
未来,受国际国内一流厂家带动,且随着消费电子领域微创新差异化竞争激烈及成本下
降空间较大,我们预计广角+长焦、彩色+黑白方案将成为旗舰机主流技术方案。
图4:
苹果iPhone7Plus采用广角+长焦
图5:
华为荣耀P9采用彩色+黑白
图6:
红米Pro采用成像+景深
图7:
华为荣耀6Plus采用两颗相同的摄像头
对应两种工艺方案:
共基板抗跌落,但成本高;共支架成本相对低,但抗摔落性差。
基
于摄像头不同的技术路线,当前主要存在两种工艺方案,分别为共基板和共支架。
“彩色+
黑白”和“成双成对”对应共基板方案,共基板方案优点在于两个相机传感器在同一个平面,
抗跌落,但制造良率低,成本较高。
“成像+景深”和“广角+长焦”对应共支架方案,共支
架方案优点在于生产良率高,价格相对较低,但两颗独立传感器模组需通过校准使其在同一
个平面,抗摔落性差。
华为是当前共基板方案的主导厂商。
表1:
双摄现有技术路线和工艺方案对比
市场空间:
双摄未来呈爆发式增长,2020年市场规模有望达750亿元
近期受国际大客户拉动,预计2017年双摄手机出货量将同比+227%。
2016年下半年,
多款双摄像头手机集中发布。
据我们对2016年全球采用双摄的手机厂商出货量所做的统计,
16年采用双摄像头的手机达7500万部,渗透率5%左右,其中国际大客户出货量约4500
万部,掀起双摄像头风潮,带动更多手机品牌跟进。
我们预计17年双摄像头手机出货量将
达2.42亿部,同比+223%,其中国际大客户为1.35亿部,安卓机型将超1亿部,渗透率增
至15%,华为、vivo、小米等国产手机将成为主要推动力。
表2:
2016年采用双摄的手机销量
表3:
2017年采用双摄的手机销量预计
长期将受益于技术标准化,2020年市场规模有望达750亿元,未来四年CAGR约65%。
目前双摄存在多种技术路线,且产品处在导入初期,良率仍较低,共基板产品良率仅40%
左右,共支架产品良率也仅到70%;且由于当前应用方向较多,包括补光、背景虚化、3D
建模等,需配搭不同的软件解决方案,生产过程较为复杂,故2016年双摄手机渗透率仅5%,
市场规模仅100亿元左右。
未来,随着技术路线的统一和应用方向的明确,预计双摄将呈爆
发式增长,渗透率和市场规模都将快速提升,届时将不断取代单摄成为市场主流。
根据智研
咨询预测,全球双摄渗透率在2020年将增至60%,届时双摄像头市场规模将达750亿元左
右,预计未来四年双摄市场空间年复合增长率达65%,而全球单摄市场规模受双摄挤占,将
持续呈下降态势。
图8:
全球双摄市场规模(单位:
亿元)
图9:
全球手机单摄像头市场规模(单位:
亿元)
表4:
手机摄像头市场空间测算
竞争格局:
传感器、镜头及马达海外为主,模组端国内机会大
摄像头产业链包括CMOS图像传感器、镜头、VCM马达和模组封装,其中CMOS图
像传感器和镜头是摄像头的关键部件。
移动设备摄像头关键部件包括CMOS图像传感器、
Lens(镜头)、VCM马达(VoiceCoilMotor,音圈马达)和PCB等配件,由模组厂进行封
装。
其中,CMOS图像传感器是手机摄像头的关键部件,2016年在手机镜头市场规模中占
比达54.2%,其次是模组封装和光学镜片。
摄像头是垂直分工行业,一般由上游厂商提供
CMOS图像传感器、镜头和VCM马达,模组厂进行封装测试。
图10:
移动设备摄像头关键部件及成本占比
图11:
2016年手机摄像头市场规模占比情况
CMOS图像传感器:
大厂市占集中,日韩企业引领高端市场。
CMOS行业壁垒突出,
主要体现在工艺复杂,投入资本大,人才要求高并且研发周期长,尤其是对于8MP以上的
高端产品,行业壁垒更高,故先发优势明显。
目前全球CMOS图像传感器龙头为索尼,其产品主要为8MP以上的图像传感器,2015年市占率高达35.2%,其次是三星和豪威电子,豪威电子目前为国内CMOS图像传感器龙头,在中低端CMOS图像传感器(主要是5MP和8MP)出货量占领先地位。
由于产品更新换代快,出货量大的厂商能更快摊薄产品研发费用,CMOS图像传感器未来市场份额有望持续朝龙头公司聚集。
图12:
2015年全球CMOS图像传感器厂商市场份额
镜头:
高端镜头技术壁垒高,大立光一家独大。
摄像头镜头厂商相对集中,CR5达65.66%,
其中大立光以34.46%的市场份额处于龙头地位,其技术同样处于领先地位。
目前大多高端
手机均使用6P镜头,仅有大立光能保证良率和产能,几乎包揽了各大手机品牌的6P镜头
订单,其10M以上产品占比基本维持在70%-80%之间。
大立光与玉晶为国际大客户手机镜
头的主要供货商,主要产品为1300万像素以上的6P镜头。
大陆来看,舜宇光学科技2016
年已处于行业第二,市占达9.42%,且产品结构不断改善,1000万像素以上产品占比不断
提升,2016年已达28.9%,主要供货国内安卓手机厂商,瑞声科技也开始出货lens,未来
有潜力成为其有力竞争者。
图13:
2015年全球摄像机镜头厂商市场份额
图14:
2016年全球摄像机镜头厂商市场份额
VCM马达:
市占相对集中,国外厂商占据较大市场份额。
VCM马达因其体积小,结构
简单而得以在手机中大量应用,主要厂商包括阿尔卑斯、三美、TDK等,市场份额分别为
21.3%,13.1%和12.6%,同时技术也较为先进。
国内由于起步较晚,产品研发实力对比国
外较弱,产品结构相对落后,良率低,同时竞争剧烈,目前暂无较大供应商。
随着国内手机
产业链的逐渐形成,目前国内VCM马达生产厂商已超过50家,但所占市场份额均较小,
新思路和比路是国内相对较大的VCM马达厂商,但全球市场份额分别仅9.6%和3.5%。
图15:
2015年全球VCM马达厂商市场份额
单摄模组市场较为分散,CR5仅31.8%,一线厂商超过20家。
目前双摄产量较低,模
组厂商摄像头模组仍以单摄为主,从出货量来看,2016年上半年五家最大厂商分别为舜宇
光学科技、欧菲光、富士康、高伟和SEMCO,市场占有率分别为8.9%、8.7%、5.0%、4.7%
和4.5%,行业CR5仅31.8%,市场集中度相对较低。
单摄模组集中度低的主要原因是行业
定制化要求较多,不同厂商产品差异较大,从设计方案用料到价格差距都比较大,此外还需
要配合整机厂、软件厂商、CPU平台等,协同联合调试,行业属性造成集中度天然较低。
图16:
2016上半年单摄模组市场份额
图17:
2016年双摄像头市场竞争格局
双摄模组厂商集中度高,CR3达83%,毛利净利均优于单摄。
受益于行业爆发初期,
获得双摄技术开发能力的厂商相对较少,双摄模组行业当前高度集中,行业前三LG、舜宇、
欧菲光三家份额合计超过80%。
由于尚处在技术导入初期,包括LG、舜宇等在内的龙头厂
商良率也仅在40%-70%之间,且需要和终端大厂密切配合以调试软硬件,这在一定程度上
加剧了行业集中度。
我们认为在2019年其他小厂掌握双摄技术之前,行业走向高度集中的
趋势仍将延续,龙头厂商有望在市场空间和份额两端受益。
双摄毛利率高出单摄2%左右,
净利率高出5%左右,双摄模组厂商盈利水平将显著改善。
图18:
2015-2017年主要摄像模组厂产能(单位:
KK/月)
模组端国内机会大,舜宇、欧菲光、丘钛等有望持续受益双摄爆发。
舜宇光学科技作为
国内首家量产双摄模组的公司,目前在双摄模组生产上依旧具有先发优势,客户以华为为主。
欧菲光2016年全面导入自动化产线,加速扩产,同时收购索尼华南,有望加速进军国际大
客户的摄像头产业链,我们判断公司未来可能通过多种渠道切入大客户双摄。
丘钛科技是目
前国内另一家能够供货双摄的厂商,当前主要供货vivo和360等手机厂商,其优势主要在
于图像算法处于行业前列,产业链相较更为完善,产品竞争力较强,同时易于控制成本。
未
来双摄的持续渗透将不断拉动对双摄模组的需求,目前国内包括舜宇光学、欧菲光、信利国
际和丘钛科技等主要厂商已针对双摄进行扩产,预计2017年底产能将对应超过3亿部手机。
表5:
国内主要摄像模组厂商双摄产能情况比较
从2D到3D:
A客户前置或用结构光,千亿市场待发掘
技术路径:
结构光技术成熟,A客户大概率应用前置结构光方案
结构光技术成熟,适用于面部识别、背景虚化等静态场景。
结构光的基本原理是投射光
学图形到被观测物体上,从而使激光在最终物体表面的落点产生位移。
此时使用红外摄像头
来检测物体表面上的图形,通过位移变化就能够算出物体的位置和深度信息。
结构光的优点
在于一次成像就可以得到深度信息,能耗低,分辨率高。
缺点在于对光源和光学器件有较高
要求。
结构光因其不用多次成像,能耗较低,便于安装和维护等特点,使得其在人脸识别的
静态应用场景较为突出。
虽然TOF方案的FPS更高,但手机面部识别主要针对静态应用场
景,不需要高刷新频率。
结构光的功耗较小有利于节省电量,同时算法较为简单。
综合来看
结构光是当前面部识别,
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