光学行业研究专题二：从光学升级的三条路径看行业变革.pdf

识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 1 / 48 专题研究 |电子 2018 年 08 月 06 日 证券研究报告 本报告联系人：王帅 0755-23953620 wshuaigf Tabl e_Title 电子行业 光学行业研究专题二 ： 从光学 升级的三条路径 看 行业变革 Table_Aut horHorizontal 分析师： 许兴军 S0260514050002 021-60750532 xxj3gf Table_Summary 核心观点 ： 光学 技术升级路线之一： 摄像头各零组件 迎来 升级浪潮 光学摄像头 2016 年市场规模达到 234 亿美元，未来将以 12.2%的速度稳定增长，各 零组件 的 技术 升级 是行业增长 的一个重要支撑 。 光学镜头 ： 7P 镜头、玻塑混合镜头、大光圈、潜望式镜头将实现二维层面上更好的成像效果，镜头切边技术则能够将前置摄像 头模组小型化，期待未来这些新技术的快速成长 与渗透，提升光学镜头价值； CMOS 图像传感器 ： 未来高像素手机占比进一步提升将是图像传感器升级的主要方向，同时领头羊索尼与三星在 CMOS 上的新技术如三层 DRAM 堆栈式 CMOS 与 ISOCELL 技术也将得到更加广泛的应用；音 圈马达： 随着对焦技术向更加先进的 PDAF 相位对焦和全像素双核对焦演变，对焦速度快、准确度高和功耗低的高端马达的份额将进一步扩大，同时 OIS 光学防抖的持续渗透也将带来 OIS 马达的市场机遇 ； 红外截止滤光片：随着摄像头逐步向高像素升级，相比普通 IRCF 具备更好效果的蓝玻璃 IRCF 将在智能手机中进一步普及和应用。模组封装：随着全面屏趋势的确立与渗透率的快速提升， MOB、 MOC、 CMP 等推动前置 CCM 小型化的封装新技术将更受青睐。 光学 技术升级路线之 二 ： 双摄 /多摄像头时代开启 双摄像头能够克服单摄的像素与厚度瓶颈， 扩大 图像传感器面积、实现 景深 控制、光学变焦 等 新功能， 进一步 提升成像质量 ， 而 以 华为 P20 Pro 为代表的 三摄则能够融合不同双摄方案的优势， 既能 保证 彩色 +黑白 双摄的 暗光拍照 优势 ，又能实现广角 +长焦 双摄 的 光学变焦 功能。 我们预计双摄 的 渗透率将在 各 消费电子 品牌终端的大力推动下进一步提升 ， 双摄 变革潮流 持续 ， 而 2019 年 预计国际龙头品牌将 在 智能手机上推出三摄， 届时 将开启新一轮的 成像变革，三摄 迎来 快速 成长 。 光学 技术升级路线之 三 ： 3D 摄像头于智能手机终端快速 渗透 3D 摄像因其能够获取 2D 相机所获取不 了 的 深度信息，将来在生物识别、 AR 等领域将大有可为 ， 具备巨大的潜在市场空间 。目前智能 手机端的 3D 摄像头主流方案有结构光和 TOF 两种，结构光方案已 有 iPhone X、小米8 探索版和 OPPO Find X 等 品牌 旗舰 终端 的 前置摄像头采用，我们预计 前置结构光 将在 其 大力推动 下快速渗透，而 TOF 方案 迎合 后置摄像 AI+AR 战略 ， 我们 预计其将在未来消费电子龙头的带动下， 未来在后置摄像头上迎来快速 成长 。 风险提示 双摄 /三摄渗透率不及预期风险 ； 3D 摄像渗透率不及预期风险；零组件技术升级不达预期风险。 Table_Report 相关研究 ： 电子行业 :激光产业链系列研究 1：行业格局研判，国产替代进行时 2018-07-25 面板行业月度观点 :大尺寸 TV 面板价格回升，有助于面板企业 Q3 业绩企稳 2018-07-16 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 2 / 48 专题研究 |电子 目录索引 研究逻辑 . 6 专题二：光学技术升级 . 9 摄像头各零组件迎来升级浪潮 . 11 光学镜头：期待 7P、玻塑混合镜头、大光圈、潜望式镜头、镜头切边的升级与应用. 11 CMOS 图像传感器：高像素仍是主要方向，新技术持续渗透 . 15 音圈马达：高端马达占比进一步提升， OIS 升级持续 . 19 红外截止滤光片：高像素带动蓝玻璃 IRCF 占比提升 . 23 模组封装： MOB、 MOC、 CMP 等新技术推动前置 CCM 小型化 . 24 从双摄到三摄，多摄像头时代开启 . 26 双摄克服单摄瓶颈，点燃用户新体验 . 26 终端积极搭载，全球市场掀双摄变革浪潮 . 30 三摄融合双摄优势，启动新一轮成像革命 . 32 结构光 3D 成像率先渗透， TOF 方案未来可期 . 35 3D 成像空间广阔，结构光、 TOF 是主流解决方案 . 35 国际巨头跑马圈地打造技术生态，国内 3D 成像加速追赶 . 36 3D 成像于手机前置结构光率先 应用 ，未来 TOF 后置 3D 可期 . 42 风险提示 . 47 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 3 / 48 专题研究 |电子 图表索引 图 1：智能手机摄像头模组结构（定焦模组） . 10 图 2：智能手机摄像头模组结构（自动变焦模组） . 10 图 3： TrendForce 统计的传统摄像头成本分拆 . 10 图 4： Yole 统计的摄像头各环节市场规模 . 10 图 5：镜头结构拆解图 . 11 图 6：全球手机镜头市场销量情况及预测 . 11 图 7：全球手机镜头市场金额情况及预测 . 11 图 8：不同镜片数镜头出货量 . 12 图 9： 5P 以上镜头占比近年来不断提升 . 12 图 10： iPhone 7 的 6P 镜头 . 12 图 11： 索尼 Xperia Z5 的 7P 镜头 . 12 图 12： LG V30 采用的玻塑混合镜头 . 13 图 13： LG V30 玻塑混合镜头与传统全塑胶镜头对比 . 13 图 14：不同光圈的成像效果对比 . 14 图 15：华硕鹰眼 ZenFone Zoom 的潜望式镜头 . 15 图 16： OPPO 潜望式镜头渲染图 . 15 图 17：镜头切边相对于全圆设计而言尺寸更小 . 15 图 18： CCD 传感器原理 . 16 图 19： CMOS 传感器原理 . 16 图 20： CMOS 传感器销售额和销售量预测 . 17 图 21： 2010 年 -2017 年全球手机摄像头像素变化情况 . 17 图 22： 2012 年 -2016 年不同价位段像素变化情况 . 18 图 23：索尼 CMOS 技术路线演进 . 18 图 24：三星 ISOCELL 技术原理图 . 19 图 25：音圈马达结构拆解图 . 20 图 26：全球音圈马达消费量预测 . 20 图 27：全球音圈马达市场规模预测 . 20 图 28：反差对焦与相位对焦的区别 . 22 图 29：相位对焦与全像素双核对焦的区别 . 22 图 30： OIS 光学防抖原理图 . 22 图 31： OIS 马达是实现光学防抖的重要零部件 . 22 图 32：各种音圈马达结构占比 . 23 图 33：普通 IRCF 和蓝玻璃 IRCF 滤光方式对比 . 23 图 34： 20122022 年手机紧凑型摄像头模组（ CCM）营收预测 . 24 图 35：摄像头四种封装方式及其对比 . 24 图 36： COB 封装技术图示 . 25 图 37： MOB 封装技术图示 . 25 图 38： MOB 和 MOC 封装技术图示 . 25 图 39：欧菲科技 CMP 技术图示 . 26 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 4 / 48 专题研究 |电子 图 40：单摄像头存在升级瓶颈 . 27 图 41：智能手机搭载的双摄像头 . 27 图 42：双摄像头扩大图像传感器面积 . 28 图 43：双摄像头、单摄像头拍摄照片效果对比 . 28 图 44：双摄可实现景深拍摄、背景虚化、背景替换功能 . 29 图 45：双摄像头光学变焦原理 . 29 图 46：双摄实现光学变焦拍摄的照片 . 29 图 47：普通相片与 HDR 处理相片对比 . 30 图 48：双摄像头发展历史 . 30 图 49：智能手机双摄渗透率预测 . 32 图 50：各品牌 2017 年双摄渗透率 . 32 图 51：华为 P20 Pro 是首款搭载三摄像头的智能手机 . 32 图 52：华为 P20 Pro 的三摄模组 . 32 图 53：华为 P20 Pro 的得分占据 DXO Mark 首位，远高于第二位的 P20 . 33 图 54：华为 P20 Pro 变焦效果上优于华为 P20 . 34 图 55：华为 P20 Pro 夜景效果上优于 iPhone X . 34 图 56： 2019 年 iPhone 的三摄想象图 . 34 图 57： 3D 成像市场成长预计 . 35 图 58： 2022 年 3D 成像市场结构预计 . 35 图 59：结构光方案示意图 . 36 图 60： TOF 方案示意图 . 36 图 61： PrimeSense 的 Light Code 技术方案 . 38 图 62：基于 Kinect 动作捕捉的 XBOX 游戏 . 39 图 63： Tango 原型机基于结构光方案的镜头组 . 39 图 64： Phab2 Pro RGB+TOF+鱼眼后置镜头组合 . 39 图 65： 结构光方案两种光源对比 . 40 图 66： 奥比中光结构光解决方案 . 41 图 67： 奥比中光为乐视提供的三合一体感器 . 41 图 68： 乐行天下 TOF 摄像头效果图 . 42 图 69：苹果 iPhone X 采用前置 3D 摄像头 . 43 图 70： iPhone X 的 Face ID（人脸识别）功能 . 44 图 71： iPhone X Animoji 应用场景 . 44 图 72：小米 8 探索版搭载 3D 结构光方案摄像头 . 45 图 73：类似 Animoji 的“米萌”功能 . 45 图 74： OPPO Find X 搭载 3D 结构光方案摄像头 . 45 图 75：苹果基于移动端本地的 AI 框架 Core ML . 46 图 76： Core ML 提供支持人脸检测等任务的 API . 46 图 77：苹果在 WWDC 上演示的 ARKit . 47 图 78：苹果 2017 年发布会推出的 AR 游戏 . 47 图 79： 2018 年 3D sensing 手机渗透率近 10% . 47 表 1：历年 iPhone 摄像头往大光圈方向升级 . 14 表 2：安卓阵营高端旗舰机型配备大光圈 . 14 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 5 / 48 专题研究 |电子 表 3： CCD 与 CMOS 优劣势对比 . 16 表 4：堆叠 CIS 的历史 . 19 表 5：三种 VCM 马达的优劣对比 . 20 表 6：两种滤光片优缺点对比 . 23 表 7： 采用 MOC 工艺能使模组尺寸更小 . 25 表 8： 2016-2018 搭载的双摄机型汇总 . 31 表 9：华为 P20 和华为 P20 Pro 摄像头参数对比 . 33 表 10： 3D 相机三种方案对比 . 36 表 11：苹果在 3D 成像领域布局 . 37 表 12： PrimeSense 发展历程 . 37 表 13：两代 Kinect 技术参数对比 . 39 表 14：国内 3D 成像代表厂商对比 . 42 表 15： 3D 生物识别与 2D 生物识别数据对比 . 44 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 6 / 48 专题研究 |电子 研究 逻辑 一、光学趋势研判 在手机这个智能终端载体上，过去的光学摄像头行业经历了初步应用、创新功能引入、高像素时代、大像素之争 以及双摄新时代五个阶段，背后折射出的是像素上与功能上的不断升级。 展望未来，在智能手机存量时代与 ASP提升的背景下，消费者日益增长的拍照需求与厂商差异化策略将迎来共振，光学成为消费电子升级的优质赛道。 具体升级方向上，我们认为有两大趋势： 一是二维层面的技术升级，包含两条主线：技术升级以使得拍照效果逼近单反、摄像头模组小型甚至隐藏化以打造全面屏手机； 二是 2D到 3D的技术跨越，实现从获取二维图像到获取三维信息的转变。 二、光学技术升级 （本专题报告主要研究内容） 在 光学趋势研判的基础上， 光学摄像头各细分零组件 将迎来持续的技术升级 ，升级路线 主要包含三个方向： （ 1）摄像头各零组件的升级 ： 光学镜头： 7P镜头、玻塑混合镜头、大光圈、潜望式镜头将实现二维层面上更好的成像效果，镜头切边技术则能够将前置摄像头模组小型化， 期待未来这些新技术的快速 成长 与渗透，提升光学镜头价值。 图像传感器：未来高像素手机占比进一步提升将是图像传感器升级的主要方向， 同时领头羊索尼与三星在 CMOS上的新技术如三层 DRAM堆栈式CMOS与 ISOCELL技术也将得到更加广泛的应用。 音圈马达： 随着对焦技术向更加先进的 PDAF相位对焦和全像素双核对焦演变， 对焦速度快、准确度高和功耗低的高端马达的份额将进一步扩大，同时， OIS光学防抖技术的持续渗透也将带来 OIS马达的市场机遇。 红外截止滤光片：随着摄像头逐步向高像素升级， 相比普通 IRCF具备更好效果的 蓝玻璃 IRCF将在智能手机中进 一步普及和应用。 模组封装： 随着全面屏趋势的确立与渗透率的快速提升， MOB、 MOC、CMP等推动前置 CCM小型化的封装新技术将更受青睐。 （ 2）双摄 /多摄像头时代开启： 双摄像头能够克服单摄的像素与厚度瓶颈，提升成像质量、实现光学变焦等，而三摄则能够融合不同双摄方案的优势，在实现更好暗光拍照的同时实现光学变焦。 我们预计双摄渗透率将在品牌终端的大力推动下进一步渗透，三摄则将在明年国际龙头品牌的带动下开启新的成像变革。 （ 3） 3D摄像头于智能手机终端快速 成长 ： 3D摄像因其能够获取深度信息，将来在生物识别、 AR等领域将大有可为。 目前 3D摄像头主流方案有结构光和 TOF两种方案，我们认为前置结构光方案将在 iPhone X、小米 8探索版和 OPPO Find X等终端的带动下快速渗透，而 TOF方案预计将在苹果的 AI+AR战略下，未来在后置摄像头上迎来快速成长 。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 7 / 48 专题研究 |电子 三、光学产业链梳理 在趋势研判与技术升级路线梳理的基础上，我们分析了 光学产业链的边际变化与各个环节 的竞争格局，具体而言主要包含以下三个方面。 （ 1）传统摄像头产业链： 光学镜头：塑胶镜头高端市场因其技术、工艺、规模与客户壁垒将造就强者恒强的局面，台湾与大陆厂商占主导地位， 其中大立光全球市占率超过 3成。 同时积极关注玻塑混合等新技术给后来厂商带来的弯道超车机会。 图像传感器： CMOS市场集中度高，日韩企业索尼和三星主导高端市场，中国企业以低价抢占低端市场份额。 音圈马达：市场格局较为集中，日韩厂商掌握着 VCM马达的先进技术和制造工艺，占据着主导地位。但国产 VCM马达厂商逐步获得一线品牌的认可，开启了快速追赶的步伐。 红外截止滤光片：大陆厂商具备优势竞争力， 水晶光电等为代表的国 内厂商占据着较大的市场份额。 摄像头模组封装：行业门槛相对较低，市场格局较为分散。 但近年来中国厂商与国际知名厂商的技术差距迅速收窄，受益于中国下游市场的快速发展，并凭借着在产品交付、质量控制与客户管理方面应对更加快速、灵活的优势， 中国摄像头模组制造商已经成为了行业的主要参与者。 （ 2）双 /多摄像头产业链： 对模组封装上游元器件的影响：摄像头数量增加，一台手机上一个摄像头变成两个，直接带动光学镜头、 CMOS图像传感器、音圈马达、红外截止滤光片的数量增加。 随着双摄渗透率的不断提升，相关产业链公司将直接受益于量的 成长。 对模组封装行业的影响：一方面双摄渗透率快速提升带来量的成长，另一方面双摄像头模组封装难度相比单摄封装具备更高的工艺、资金与算法壁垒，因此双摄相比单摄具备更高的 ASP，同时模组封装的市场集中度也将进一步提升。 （ 3） 3D摄像产业链： 结构光和 TOF的 3D成像主要采用红外光作为“媒介”，相比传统摄像头产业链，硬件上会新增红外光发射端、红外光接收端及相关器件。 新增环节之发射端： 发射端的主动光源是 3D成像与传统单双摄的主要区别。和 2D相比， 3D成像必须主动发射特殊波段的红外光，发射端由红外光发射器、准直透镜和衍射光栅 DOE构成。其中， TOF方案不需要准直透镜和衍射光栅 DOE。 新增环节之接收端： 发射端投射出主动光源后，还需要对发射光进行接收以解析图像。接收端除了用于聚光的镜头之外， 主要零组件包括红外传感器 CIS、窄带红外滤光片和图像处理芯片 ISP。 同时 3D成像模组难度加大， ASP也会显著提升，摄像头模组龙头厂商将显著受益。 识别风险 ， 发现价值 请务必阅读末页的免责声明 8 / 48 专题研究 |电子 国内厂商将率先由窄带滤光片和模组环节开始受益； 而伴随着横向产能转移和纵向微笑曲线产业升级，未来也有望向 VCSEL、 DOE、 准直镜头等价值量更高的环节渗透。 四 、光学 新世界 虽然智能手机是光学摄像头行业成长的第一驱动因素，但实际上，除了智能手机上的双摄 /多摄、 3D摄像，光学在其他领域的应用也很广泛， Yole预测摄像头模组市场规模 2022年将达到 468亿美元， 20162022年期间的复合年增长率高达 12.2%，其 增长背后 不仅来源于智能手机光学领域的增长，还来源于其他领域的快速 成长： 汽车电子：