12.20 攝像頭行業研究報告:產業鏈、需求端和供給端分析

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1. 攝像頭產業鏈概況:光學創新的核心 元件

從攝像頭的結構來看,主要包含鏡頭、基座、紅外濾光片、圖像傳感器、PCB 和 FPC, 其中對成像質量影響最大的兩個為圖像傳感器和鏡頭。

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從攝像頭的成本佔比來看,圖像傳感器是成本佔比最高的部分,佔總成本超過一半,鏡 頭是成本佔比第二高的部分,佔比約 20%。另外,模組封裝、馬達、紅外濾光片佔比分 別為 19%、6%、3%。

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從最近幾年的手機上的光學創新來看,攝像頭經歷巨大的變化,從單一的低像素攝像頭, 演化成高像素多攝,並在隨後加入了 ToF 以及結構光等 3D 感測技術,攝像頭的升級在手 機光學創新中扮演著及其重要的角色,是光學創新的核心元件。

2. 需求端分析:消費電子創新帶動需求 激增,安防與汽車電子提供穩定增長基 石

2.1 5G 帶動消費電子換機潮,光學創新刺激攝像頭需求

從需求端來看,智能手機是攝像頭最大的應用市場。從全球智能手機的出貨量來看,由 於換機週期的拉長,全球智能手機出貨量從 2017 年開始持續下跌,2018 年全球智能手機 出貨量 14.05 億臺,同比下跌 4.1%。進入 2019 年一季度,智能手機市場開始持續回暖, 跌幅不斷收窄。 2019 年 Q3 全球智能手機出貨量 3.58 億部,同比增長 0.8%,擺脫了連 續兩年的下降,首次重回增長。

5G 手機為智能手機重回增長軌道提供動力,截止 10 月底,國內 5G 手機出貨量總計達 328.1 萬部,預計今年全球 5G 手機出貨量可達 1300 萬部,明年隨著 5G 手機的大規模出 貨,全球智能手機市場有望迎來複蘇。根據 Canalys 的數據,2020 年 5G 手機出貨量可達 1.64 億部,2023 年可達 7.74 億部,2019-2023 年的 CAGR 可達 179.9%。

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2019 年以來,光學創新成為智能手機一大亮點,多攝方案在新發機型中大幅普及。其中 華為的Mate 30 Pro採用了後置40M+40M+8M+3D感測的四攝組合方案,前置採用了32M 的鏡頭,與此前的 Mate 20 Pro 相比不論是攝像頭數量還是像素均有較大提高。

除了高端機,中低端也開始使用四攝,以 8 月底發佈的紅米 Note8 Pro為例,紅米 Note8 Pro 則採用了 6400 萬像素主攝、800 萬超廣角鏡頭、200 萬景深、200 萬超微距鏡頭的後置四 攝組合。

在攝像頭需求數量方面,由於三攝和四攝滲透率進一步提高,帶動單機搭載的攝像頭平 均數量持續提高。根據群智諮詢的數據,2019 年 Q3 智能手機後攝出貨佔比中,雙攝佔 比 30%,三攝佔比 26%,四攝佔比 22%,四攝佔比不論是與 Q2 相比還是去年同期相比,均有大幅提高。在多攝需求的帶動下,Q3 手機攝像頭傳感器出貨量達到了 13 億顆,同 比增長 14%,遠高於智能手機出貨量的增速。

在手機攝像頭像素方面,高像素出貨佔比持續提高,48M 像素及以上 2019 年 Q3 出貨佔 比已經達到了 9%,高像素傳感器供應持續緊張,預計 2020 年全球 48M 攝像頭傳感器出 貨量將會超過 4.5 億顆。

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由於多攝手機通常會出現 1-2 高像素鏡頭附帶 2-3 個低像素鏡頭,多攝的普及除了帶動高 像素攝像頭需求爆發,也帶動了低像素鏡頭的需求大幅提高。以格科微為例,其絕大部 分 CMOS 芯片出貨集中在低像素手機攝像頭中,今年 5 月份單月出貨量高達 1.1 億顆, 同比增長 50%。

在多攝以及高像素攝像頭的需求的帶動下,全球手機 CIS 市場規模有望持續高增長,預 計 2019 年全球智能手機攝像頭傳感器銷售額可達 116 億美金,同比增長 41%,2020 年可 達 161.5 億美元,同比增長 40%。

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2.2 安防電子需求穩步上升,汽車電子市場逐漸擴容

除了手機,安防與汽車領域也是未來攝像頭市場重要增量來源。在安防市場,根據 Grand View Research 的報告,隨著各行業對於安防產品設備與服務的支出的增加,預計到 2025 年全球物理安全市場規模將達到 2924 億美元,CAGR 可達 9.4% ,其中視頻監控是佔據 全球安防出貨量最大的部分。

在汽車方面, 自動駕駛汽車與傳統的汽車不同,需要大量的傳感器。Waymo 使用的克 萊斯勒 Pacifica 混合型小型貨車用到了 4 個激光雷達(1 個長距激光雷達,1 箇中型激 光雷達和 4 個短程激光雷達),4 個毫米波雷達,8 個攝像機和 1 到 3 個 IMU 等傳 感器。通用的自動駕駛汽車用到了 5 個短程激光雷達,8 個毫米波雷達,16 個攝像頭和 1 到 2 個 IMU。由於自動駕駛汽車需要大量的攝像頭作為傳感器,隨著自動駕駛汽車 的滲透率提高,有望帶動攝像頭行業的需求。

CMOS 芯片作為攝像頭的核心部件,在汽車以及安防攝像頭需求的帶動下,有望取得高 增長。其中汽車 CMOS 芯片 2018 年市場規模為8.7 億美元,預計 2023 年可達 32 億美元, CAGR 約為 29.7%。安防 CMOS 芯片 2018 年市場規模為 8.2 億美元,預計 2023 年可達 20 億美元,CAGR 約為 19.5%。CMOS 芯片的高速發展側面反映攝像頭領域的景氣度整 體上行。

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3. 供給端分析:CMOS 芯片代工與封測 供給緊張,漲價氛圍有望全產業鏈蔓延

3.1 CMOS 芯片與光學鏡頭為產業利潤集中點

攝像頭各組成部分中按市場規模從大到小分別為:CMOS 傳感器、模組組裝、光學鏡頭、 音圈馬達、紅外濾光片等。在攝像頭產業鏈中,模組組裝工廠生產或採購各組件進行模 組組裝成型,並出貨給手機、汽車等終端客戶。

各環節主要生產廠商如下:

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攝像頭各組件中上游原材料差異較大,CMOS 傳感器涉及晶圓製造,光學鏡頭製造中光 學玻璃為關鍵原材料,模組組裝過程中涉及覆銅板、銅材料等。鏡頭模組各組件的技術 難度、行業壁壘、供需格局等各有不同。模組組裝環節成本佔比 19%,龍頭毛利率在 10%,利潤水平較低。光學鏡頭成本佔比 20%,毛利率水平在各環節中最高,龍頭大力光毛利 率接近 70%。而 CMOS 傳感器芯片是攝像頭的最核心元件,成本佔比達 52%,是攝像頭 中價值量最高的環節。

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目前 CMOS 芯片受制於晶圓代工、封測等環節的產能供給,為目前攝像頭行業的主要產 能瓶頸。在旺盛的市場需求拉動下,攝像頭行業的景氣度上行趨勢有望從 CMOS 芯片代 工及封測行業開始,蔓延至全產業鏈。

3.2 CMOS 代工與封測盡佔需求紅利,景氣度持續攀升

CMOS 芯片為攝像頭模組中唯一涉及晶圓代工與封測的組件。與傳統半導體產業鏈類似, CMOS 芯片生產模式主要分為 IDM 與 Fabless 模式。IDM 模式從設計到生產一體化,具 有更強的供應鏈管控能力;Fabless 模式採取設計廠商分包模式,生產工作外包給代工與 封測廠商,設計廠商無需承擔高昂的設備折舊風險。

在 CMOS 圖像傳感器領域,索尼長期保持著領先地位。據 IHS Markit 報告,索尼以 49.2% 的市佔率居於榜首,三星與豪威市佔率分別為 19.8%與 11.2%,前六大廠商佔據 90.8%的 市場份額,市場高度集中。全球 CMOS 芯片前六大廠商中,僅豪威為 fabless 模式,晶圓 製造與封測部分外包給代工廠。此外,索尼雖擁有自用代工廠,但封裝工藝仍部分外包。

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1. CMOS 芯片代工製造:

就 CMOS 芯片製造工藝而言,目前高像素 CMOS 芯片主流製程為 55nm(12 寸晶圓), 而低像素芯片製程較低,通常在 8 寸晶圓上進行代工製造。據 Yole 報告,2017 年全球 CIS芯片產能摺合12寸晶圓為242.2萬片,月產能約為20萬片;其中,索尼產能佔比38%, 全部為自用;三星產能佔比 20%,包含自用與代工;臺積電、中芯國際與華力微電子產 能合計佔比 29%,全部為代工。前五家工廠產能合計佔比達 87%,CMOS 芯片晶圓製造 技術與資金壁壘高,市場集中度高。

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據 IHS Markit 報告,2018 年索尼、三星與豪威 CMOS 芯片供應能力分別為 10.0、5.0、 與 3.9 萬片/月。預計至 2020 年,全球前三家 CMOS 芯片廠商索尼、三星與豪威的供應 能力單年擴張速度為 1 萬片/月,整體年產能擴張速度約 16%。其中,2020 年三星供應能 力增長1.5萬片/月,增幅略高於行業水平,主要受益於自身 DRAM產品線轉產CIS產品。

目前 CMOS 需求疊加半導體行業需求的整體復甦,代工廠產能異常緊張。8 寸晶圓代工 產能異常緊張,交期嚴重拖後,後續價格提價趨勢較為清晰。此外先進製程方面,明年 5G 商機有望大爆發,帶動臺積電 7 納米、5 納米制程需求強勁,但因產能滿載、供不應 求,迫使臺積電 7 納米交貨時間拉長,先前臺積電大客戶 AMD 已發生新品“遲到”, Xilinx 交貨期超過 100 天。5G、手機攝像頭、TWS 耳機、PA 等各類芯片產品需求同時爆 發,擠爆晶圓廠產能。預期今年四季度淡季不淡,高景氣度有望持續至明年。

在下游需求激增情況下,CMOS 芯片受晶圓製造產能制約而難以迅速跟隨擴產;無論是 新建自身晶圓製造產線(索尼),或由其他產品線轉至 CMOS 產線(三星),還是向代 工廠索要產能(豪威),都難以在短時間內完成。我們認為,在下游需求激增時,CMOS 代工成為產能擴張的一大瓶頸。供給短缺催發漲價行情。

2、CMOS 芯片 TSV 封裝測試:

目前,CMOS 芯片封裝以 10M 像素為分水嶺,高像素芯片封裝通常採用 COB 技術在模 組組裝廠完成,低像素芯片封裝通常採用 WLCSP/TSV 技術在封測廠完成。

COB 技術將晶圓進行切割後再進行封裝與組裝。該封裝工藝通常在模組組裝過程中完成, 加工費按顆計費,對於高像素大尺寸 CMOS 芯片封裝具有成本優勢。COB 技術缺點為攝 像頭模組整體尺寸大,平面尺寸(X/Y 方向)以及厚度(Z 方向)尺寸均大於其他封裝技 術。

Shellcase WLCSP/TSV 技術在晶圓上進行封裝後再切割。該技術加工費通常按片收費, CMOS 芯片尺寸越小,單顆芯片平均封裝加工費越低;該技術對低像素小尺寸 CMOS 芯 片封裝具有明顯成本優勢。此外,該技術為晶圓級封裝,封裝後模組尺寸小,適合於消 費電子對“短小輕薄”的需求。

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全球從事影像傳感器晶圓級芯片尺寸封裝的公司,除了少數 IDM 公司(如東芝、三星) 採用自主研發的晶圓級芯片尺寸封裝技術封裝自身產品外,其他均為專業封測服務商。 目前提供 WLSCP/TSV 封測服務的廠商有,晶方科技、崑山西鈦(2014 年被華天科技收 購)、科陽光電(2019 年被大港股份收購)、精材科技(臺積電控股)。這些封測公司 的 WLCSP 封裝技術均來源於 Shellcase 的技術許可。目前,行業總產能約 10~12 萬片/月 (摺合 8 寸片),其中晶方科技佔比超過 50%,盈利能力凸出。

WLCSP/TSV 封測企業成本結構中設備製造費用等固定成本佔比非常高:其中,製造費用 佔比 64.34%,直接人工費用佔比 14.55%,原材料費用佔比 20.33%。

傳感器 TSV 封裝行業擴產週期約為 3 個月至 1 年時間,廠商擴產需承擔一定設備折舊風 險;我們謹慎預估,明年全年行業整體產能增幅約為 25%~40%,明年二季度部分擴產產 能投產某種程度上減緩 TSV 產能緊張態勢,但緊供給狀態仍然難以打破。WLCSP/TSV 封測漲價趨勢較為確定。

3.3 漲價潮蓄力充分,有望全產業鏈蔓延

目前攝像頭需求超預期增長,疊加半導體行業景氣度復甦,攝像頭全產業鏈產能呈現緊 張狀態。其中,CMOS 代工、封測擴產速度遠慢於需求增幅,漲價潮蓄力充分。而其它 零部件,光學鏡頭、音圈馬達、紅外截止濾光片、以及模組組裝各個環節均受益於單部 手機攝像頭顆數激增。各環節現有產能容量、擴產週期、行業壁壘、競爭格局各不相同, 每一環節受益幅度略有差異,預計漲價影響也各有不同。

CMOS 芯片:CR4 約為 86%,CR8 大於 90%。市場高度集中,頭部廠商議價權強勢,有 望產業鏈領漲。

紅外截止濾光片:CR4 約為 69%,CR8 大於 76%。國內廠商市場份額處於領先地位。2018 年水晶光電全球市佔率第一約 27%;五方光電市佔率 16.13%,國內廠商份額進一步提升。

光學鏡頭:CR4 約為 60%,CR8 約為 76%。大力光瑤瑤領先,舜宇緊隨其後。

音圈馬達:CR4 約為 53.2%,CR8 約為 76.9%。三家頭部廠商均為日系,新思考、中藍、 比路集中在國內市場。

模組組裝:CR4 約為 44%,CR8 約為 64%。市場相對分散,技術門檻較低,競爭持續加 劇。但頭部企業充分受益需求激增,業績提升動力充分。

行業集中度高的環節具有一定壁壘,集中度高且擴產週期長的環節具有更高議價權,有 望率先受益。攝像頭需求激增,產業鏈漲價蓄力充分,有望全產業鏈蔓延,各環節龍頭 公司有望優先受益。


4. 投資總結:攝像頭產業鏈景氣度上行週期確定,上調產業鏈相關公司盈利預測

多攝、像素升級帶動手機攝像頭需求爆發,汽車、安防提供穩定增長基石:三攝和四攝 滲透率超預期增長帶動手機攝像頭需求爆發,今年 Q3 智能手機後攝出貨佔比中,雙攝佔 比 30%,三攝佔比 26%,四攝佔比 22%,四攝佔比大幅提升。另外,48M 像素及以上攝 像頭 2019 年 Q3 出貨佔比已經達到了 9%,預計 2020 年可達 4.5 億顆。在多攝加速普及 以及像素大幅升級的背景下,智能手機圖像傳感器芯片市場迎來爆發。

CMOS 芯片為攝像頭模組中唯一涉及晶圓代工的組件,擴產壁壘高。在 CMOS 芯片晶圓 製造產能擴張過程中,索尼自建工廠擴產;三星將 DRAM 產線轉產生產 CIS;豪威依賴 代工廠產能擴張與產能調配。CMOS 因手機三攝/四攝滲透率提升以及 CMOS 芯片尺寸提升所需的晶圓製造產能增幅遠高於目前攝像頭行業供給能力擴張速度,CMOS 芯片晶圓 製造行業供需格局短期處於失衡狀態。

目前,CMOS 芯片封裝以千萬像素為分水嶺,高像素芯片封裝通常採用 COB 技術在模組 組裝廠完成,低像素芯片封裝通常採用 WLCSP / TSV 在封測廠完成。我們預計手機低像 素攝像頭與超薄屏下指紋方案對 TSV 行業整體產能需求增幅約 70%,目前擴產進度短期 難以滿足激增的 TSV 產能需求,短期供需失衡或將引發下一波漲價潮。

韋爾股份:

韋爾股份成立於 2007 年 5 月,主營業務為半導體器件設計和分銷。公司通過收購不斷壯 大分銷實力以及芯片設計的領域,2017 年在上交所上市,2018 年公司收購全球第三大圖 像傳感器供應商北京豪威。

公司收購豪威之後將成為全球第三大 CMOS 廠商,我們持續看好全球 CMOS 市場持續高增 長帶動公司業績增長,考慮到高端 CMOS 芯片旺盛的需求,上調公司盈利預測,預計公司預計公司 2019-2021 年歸母淨利潤為 7.12 億元、24.95 億元、33.43 億元,EPS 分別為 0.82 元、2.89 元、3.87 元,維持“推薦”評級。

晶方科技:

公司是國內晶圓級封裝的領軍企業之一,主要專注於傳感器領域的封裝測試專業代工業 務,同時具備 8 英寸、12 英寸晶圓級芯片尺寸封裝技術規模量產能力。封裝產品主要包 括影像傳感器芯片、生物身份識別芯片、微機電系統芯片(MEMS)、環境光感應芯片、 醫療電子器件、射頻芯片等,並廣泛應用在消費電子(手機、電腦、照相機、遊戲機)、 安防監控、身份識別、汽車電子、虛擬現實、智能卡、醫學電子等諸多領域。

維持“強烈推薦”評級:公司晶圓級芯片尺寸封裝技術持續領先,我們看好公司傳感器 封裝業務下游需求多點開花,汽車電子進入收穫期,預計公司 2019 年-2021 年的歸母淨 利潤分別為 0.96/2.67/3.33 億元,EPS 為 0.42/1.16/1.45 元,維持“強烈推薦”評級。

聯創電子:

公司一家以鏡頭和觸控顯示為主營業務的企業,總部位於江西南昌,成立於 2004 年,注 冊資本 3 億元。公司在光學方面起步較早,2009 年光學產線建成投產,2013 年公司的高 清廣角運動相機鏡頭就做到了全球第一。2015 年,公司成功借殼上市,上市之後公司開 始加大對手機鏡頭領域以及車載鏡頭的投入。2017 年公司的 5M、8M 以及 13M 的手機鏡頭 開始量產出貨,車載鏡頭也在當年獲得英偉達的認證。為了打入高端手機鏡頭領域,實 現彎道超車,2018 年公司推出玻塑混合手機鏡頭,今年下半年將開始量產出貨。

公司的主營業務主要包含光學業務和觸控顯示業務,其中光學業務包含鏡頭和模組,鏡 頭包括手機鏡頭、車載鏡頭、運動相機鏡頭,模組包含手機攝像頭模組、運動相機模組。 觸控顯示業務主要包括觸摸屏和顯示模組,主要是為面板廠商做配套。

預計公司 2019-2021 年歸母淨 利潤為 3.43 億元、5.26 億元、5.93 億元,對應 EPS 為 0.48 元、0.74 元、0.83 元。

水晶光電:

公司創辦於 2002 年 8 月,主導產品為光學低通濾波器(OLPF)、紅外截止濾光片及組 立件(IRCF)兩大產品系列。2003 年,公司相機手機用 IR-CUT FILTER 開發成功,2005 年公司第一條年產 4800 萬套 IRCF 新生產線建成投產。 2008 年,公司在深交所成功上市。 2010 年,公司投資建設年產 360 萬片高亮度 LED 用藍寶石襯底項目。2014 年,公司收 購浙江方遠夜視麗反光材料有限公司 100%的股權,新增反光材料業務。2016 年,公司投 資整列光波導方案龍頭以色列 Lumus 公司。2018 年,公司與全球規模最大玻璃供應商 SCHOTT AG 共同投資設立晶特光學,生產具有高性價比的光學產品,形成從原材料、工 藝開發到量產管控的整體優勢,為下游客戶提供一體化的供應鏈能力。經過十七年的發 展,公司已成為國內領先、全球知名的大型光學光電子行業研發與製造型企業。業務領 域涉及光學光電子元器件、新型顯示、半導體照明、反光材料、高端裝備等產業。

預計 2019-2021 年公司歸母淨利潤 4.23 億元、6.25 億元、 7.55 億元,對應 EPS 分別為 0.38 元、0.56 元、0.67 元。

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