一文详解CIS传感器特性及应用领域

一、CIS技术背景介绍                                                                                

图像传感器主要分为CCD图像传感器和CIS（CMOS）图像传感器。

1、CCD即电荷耦合器件（Charge-Coupled Device）的简称。它由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当CCD表面受到光线照射时，每个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。

2、CIS即互补金属氧化物半导体图像传感器（CMOS image sensor）的简称。CIS是一种光学传感器，其功能是将光信号转换为电信号（指随着时间而变化的电压或电流），并通过读出电路转为数字化信号。

3、CCD与CIS两种传感器主要特点有：

CCD传感器：扫描实物时的景深好、密度范围大和扫描光谱范围大等。

CIS传感器：光源亮度好、失真度小、生产成本低、功耗小、体积小、重量轻、集成度高、故障率低且易于维修，与CCD相比更加抗震，对运输和使用环境的要求不是非常严格。

另外，CCD产品一般使用冷阴极管做光源，这种光源需要1分钟左右的预热才能稳定发光，产品打开后不能立刻使用；CIS产品可随时开机使用。正是由于CIS传感器具备的各项优异性能，CIS传感器逐渐取代CCD传感器成为主流。

二、CIS传感器应用领域                                                                                

CIS传感器广泛应用于智能手机、汽车电子、安防监控、医疗设备、工业控制等领域的摄像头领域，且CIS作为摄像头模组的核心元器件,在摄像头模组中的成本占比高达52%。应用领域详情如下：

1、智能手机：摄像头

CIS传感器应用领域中，最大应用市场是智能手机。随着近些年双摄像头在智能手机中的流行，对于像素提升有一定要求，CMOS工艺不断提升。CIS传感器具有速度快、抗干扰能力强、集成度高等众多优点，是集成电路芯片制备的主流技术。CMOS工艺的优良性能在于将射频、基频与存储器等组件高度整合，进而降低成本。

2、汽车电子：车载摄像头

除智能手机之外，汽车电子领域在CMOS传感器中应用较广。由于CIS传感器耗电省、体积小、重量轻、集成度高、价格低等优点，应用于汽车电子领域，发展势头迅猛。在汽车电子领域，CIS图像传感器在智能车载行车记录、前视及倒车影像、360°环视影像、防碰撞系统等，增强汽车安全属性。由于自动驾驶技术的发展，汽车将需要更多的摄像头用来捕获车辆周身信息，摄像头需求进一步提升，对于CIS传感器的需求也不断增加。CIS传感器是车用传感器中增速最快、占比最高的类别。随着人们对汽车的需求不断攀升，在自动驾驶的趋势下，各大汽车厂商提升汽车性能，在车身加入更多摄像头来获取汽车车身周边需求，构建盲区检测、信号灯识别等系统，增强汽车安全，为驾驶员保驾护航。

3、安防监控：摄像头

随着图像传感器技术的提升，安防监控领域对摄像头的需求不断加强。安防监控依靠图像传感器进行监测，行业规模不断扩大，行业空间发展广阔。CIS传感器在安防监控领域的应用场景包括传统安防和家用安防两大类。CIS传感器按灵敏度划分，普通级、星光级和月光级。CIS传感器对于分辨率有着不同的要求。在安防监控领域通常采用红外摄像头。

4、医疗设备：内窥镜

在医疗设备领域，对于CIS传感器需求表现在内窥镜、胃镜等检测仪器上。此前医疗领域主要使用CCD传感器，随着传感器技术的进步，现今医疗领域采用CIS传感器，因其造价低，成本低，实际效果更佳。内窥镜未来对于传感器的需求也将向更低功耗、更小体积和更低成本靠拢，CIS更具备优势，未来有望在光学成像等关键领域不断实现突破。 

5、工业控制：机器人视觉

在工业控制中，机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术等。在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉。随着工业的发展，在大批量重复性工业生产过程中，用机器视觉检测方法引入CIS传感器可以大大提高生产的效率和自动化程度。

机器视觉还可应用在无人机、智能终端、购物支付、智能物流、扫地机器人等场景。CIS传感器广泛应用在其中的双目摄像头中，帮助机器视觉等领域采集图像信息。双目摄像头是利用仿生学原理,通过标定后的双摄像头得到同步曝光图像，然后计算获取的两维图像像素点的第三维深度信息。

三、CIS行业市场规模                                                                                

1、新技术驱动市场规模高增长

从市场发展总体动态来看，全球CMOS图像传感器市场稳定增长，市场发展前景广阔。自2017年至2021年期间，全球整体市场销售额稳步增长，2019年起进入增长高峰期，增速加快。中国CMOS传感器市场规模还处于高速发展的阶段，总体市场规模保持稳定增长。随着科技水平不断提高，全球CMOS传感器市场应用范围更加广阔。从下游应用领域来看，主要应用在智能手机、汽车电子、安防监控等领域。

根据Yole机构的预测，从2022年到2028年，全球CIS图像传感器行业的复合年增长率为5.1%，预计全球CIS市场规模将达到288亿美元。

根据Icv Tank机构的预测，中国市场约占全球市场的43%，市场规模约为124亿美元。

四、国内外CIS分析                                                                                

1、全球CIS分析

从全球竞争格局来看，由于CIS传感器行业壁垒较高，龙头企业占据巨大市场份额。其中2022年全球范围内CIS行业前5大头部企业及市占率如下：

2022年前三大CIS传感器龙头企业占有超过70%的市场，且龙头企业下游应用范围不同：索尼CIS传感器主要应用在手机、相机、摄像等，三星CIS传感器主要应用于智能手机，豪威CIS传感器主要应用于安防与汽车电子。安森美虽然市场总体份额不高，但在车规级应用方面是老大。三星虽然市场占有率比较高，但主要应用于三星手机。

2、国内CIS分析

从国内竞争格局来看，2022年国内行业龙头主要有三家，相关指标如下：

其中国内三大CIS传感器龙头企业主要产品面向领域不同：韦尔股份（收购的美国豪威有车规级CIS芯片）面向安防与汽车领域；思特威面向安防领域；格科微面向手机及AR/VR。

编辑：黄飞