Cameras for Microscopy and Next-Generation Sequencing 2019
一次性圖像傳感器吹響了顯微鏡和下一代測序革命的號角。
為下一代測序和即時診斷顯微鏡而誕生的一次性圖像傳感器
為什麼我們選擇“顯微鏡和下一代測序（NGS）市場技術演變”這個主題進行討論？因為這個市場正在經歷巨大的技術變革，也為攝像頭中的圖像傳感器行業帶來了新的市場機遇。
據麥姆斯諮詢介紹，攝像頭是顯微鏡和下一代測序的關鍵組件。實際上，目前大部分顯微鏡都是使用至少一個或更多攝像頭的數碼顯微鏡。光學顯微鏡的主流趨勢是朝著分辨率更高，採集速度更快和靈敏度更高的方向發展，以便更快、更有效地進行診斷，並對生物體進行實時成像。電荷耦合器件（CCD）是目前主要的圖像傳感器技術，但隨著對圖像採集速度的要求不斷提高，科學級互補金屬氧化物半導體（sCMOS）正在收穫市場份額。但是，對成像質量追求正在被另一種趨勢“蓋過風頭”，這種趨勢就是便攜式即時診斷（Point-of-care）顯微鏡。這些系統更時尚經濟，並且可以將顯微鏡檢查結果直接提供給護理人員。
下一代測序也是如此。已經呈現出兩種截然不同的趨勢：一種是通過非常昂貴、笨重的設備提高吞吐量；另一種則是選擇吞吐量較低、價格實惠的設備，佔地面積較小，大大提高了可用性。以Illumina為例，作為光學下一代測序市場的領導者，擁有超過了80%的市場份額：Illumina擁有高端系統的多樣化產品組合，但最近推出了更便宜、低吞吐的系統：iSeq100。這順應了下一代測序商品化的趨勢。iSeq100不再將光學系統集成到儀器中，而是在流動池（flow cell）內直接使用了一次性圖像傳感器，這代表了下一代測序市場的革命性改變！確實，價格降低了，Illumina可以將其配置到更多的系統中，從而帶動耗材銷售量；隨著銷量增加，價格還有望繼續降低。無獨有偶，Illumina的中國競爭對手華大基因（BGI）最近也宣佈了基於CMOS芯片的下一代測序臺式系統。
未來，人工智能（AI）的滲透力很強，正在顛覆顯微鏡硬件生態系統。因為深度學習不僅能以較低的硬件成本實現超高分辨率，而且還能實現自動化。
本報告描述了顯微鏡和下一代測序領域的技術發展，以及對市場和生態系統的影響。
下一代測序的21世紀技術發展路線圖
各個細分市場表現不一，顯微鏡和下一代測序的圖像傳感器市場表現亮眼
在系統級層面，2018年全球顯微鏡和下一代測序市場規模為41億美元。光學顯微鏡是市場規模最大的細分領域，2018年的市場規模為25億美元。用於顯微鏡和下一代測序的攝像頭市場規模為3.67億美元，預計到2024年將達到4.46億美元，複合年增長率為3.3%。同時，用於顯微鏡和下一代測序的圖像傳感器在2018年的市場規模為3100萬美元。雖然市場規模非常小，但預計將快速增長。2018~2024年期間，其市場規模的複合年增長率為9%，出貨量的複合年增長率為18%，驅動力主要來自下一代測序對圖像傳感器的消耗量增加。用於顯微鏡的圖像傳感器市場可分為四類，且成熟度不同。例如，光學顯微鏡和透射電子顯微鏡（TEM）市場相對成熟，增長速度較慢。即時診斷顯微鏡屬於新興市場，在2018年的市場規模還相對較小，但有望實現快速增長。
屬於下一代測序耗材的圖像傳感器市場正在蓬勃發展。這種新的商業模式意味著圖像傳感器將成為一次性產品，相比過去在顯微鏡和下一代測序系統中使用的圖像傳感器，其平均銷售價格非常低。
該報告對2018年的市場情況進行了詳細分析，並提供了2018~2024年系統級、模組級（攝像頭）和器件級（圖像傳感器）的市場發展預測，以及支持預測結論的假設和相應的技術路線圖。
2018~2024年用於顯微鏡和下一代測序的攝像頭市場預測
圖像傳感器、攝像頭和系統級廠商位於供應鏈的不同位置，協作打造結構化生態系統
大約在五年前，基因組1000美元的價格壁壘就被打破了。由於現在的設備吞吐量更高、速度更快，基因組正朝著100美元的大關邁近。最終目標是將價格降至10美元，在此進程中，半導體技術是關鍵的推動力。測序價格降低、商品化競爭，出貨量將激增，這對半導體行業來說是巨大的機會。
如果談及生態系統，顯微鏡和下一代測序屬於結構化市場，參與廠商數量不多。系統級廠商層面，主要的光學顯微鏡廠商有奧林巴斯（Olympus）、尼康（Nikon）、蔡司（Zeiss）和萊卡（Leica Microsystems）。幾大巨頭瓜分了光學顯微鏡市場超過80%的市場份額。透射電子顯微鏡的主要廠商有日本電子株式會社（Jeol）、賽默飛世爾（Thermo Fisher Scientific）和日立高新技術（Hitachi High-Technologies），光學下一代測序的主要廠商有Illumina、Pacific Biosciences和華大基因（BGI）。模組級（攝像頭）層面，市場結構良好，包括奧林巴斯和蔡司等集成廠商，以及Teledyne、索尼（Sony）、濱松（Hamamatsu）和安道爾（Andor）等專業廠商。在透射電子顯微鏡的攝像頭市場中，主要廠商有Gatan和賽默飛世爾，Gatan已被賽默飛世爾收購。為顯微鏡和下一代測序提供圖像傳感器的廠商有索尼、安森美（ON Semiconductor）、濱松、長光辰芯（Gpixel）、豪威科技（Omnivision）和艾邁斯半導體（ams）。
最近，顯微鏡製造商的併購都旨在尋找數據管理和軟件領域的專業知識補充。如蔡司於2019年收購gom，奧林巴斯於2017年收購Image Stream Medical。這也反應了隨著深度學習算法的發展，在該領域的影響力與日俱增。
在此報告中，Yole分析了該市場的主要參與者以及供應鏈，並討論了技術的發展趨勢及其對生態系統的影響。
用於顯微鏡和下一代測序的攝像頭生態系統
本報告涉及的部分公司：Accu-scope, Agilent Technologies, ams, Amscope, amt, Andor, Anvajo, Artray, Aven, Basler, Baumer, Bentham, BGI, Bio-Rad, Bruker, CEA, Cellmic, Centrillion Technologies, Cnoptec, Cygnus, Dagemti, Danaher, Depixus, Dino-lite, Direct Electron, Direct Genomics, Emsis, Episenses, Euromex, Fein Optic, Fimm, Flir, Gatan, Genapsys, Genia, Gpixel, Greateyes, Hamamatsu, Hirox, Hitachi High-Technologies, Horiba, icfo, Illumina, Imec, imt, InSilixa, Intellectual Ventures, Invenios, InView, Jenoptik, Jeol, Kappa, Keyence, Kramer Scientific, Labomed, Labsmith, Lasergen, Leica Microsystems, Lissview, Matrix Vision, Meiji Techno, Micralyne, Micronit, MicroscopeIT, Midiagnostics, Mitutoyo, Motic, Nabsys, Nanotronics, Nikon, Novel Optics, Nowdiagnostics, Olympus, Omano, Omax Microscope, Omnivision, ON Semiconductor, Optika, Oxford Nanopore, Pacific Biosciences, Park Systems, pax-it, PCO, Phenomic.ai, Phograin, Photon Focus, Photonis, Photron, Pixelink, Powerchip, Qiagen, QuantuMDx, Raptor, Rigaku, Roswell Biotechnologies, SeqLL, Sight,Silex Microsystems, Sony, Spot Imaging, Stanford Computer Optics, Sunny Optical Technology, Swift, Teledyne, Thermo Fisher, Thorlabs, TSMC, TVIPS, Witec, Ximea, Zarbeco, Zeiss…
若需要《用於顯微鏡和下一代測序的攝像頭-2019版》樣刊，請發E-mail：wuyue#memsconsulting.com（#換成@）。
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