索尼CMOS图像传感器的王座,还能坐多久?

2019-06-05 13:28发布

这份数据列出了2018年CMOS图像传感器市场的几名主要玩家,包括将近一半市场份额的索尼,及其后的三星、豪威(Omnivision)、SK海力士、安森美(ON Semi)[1]。

索尼在这一市场的统领地位已经持续数年。包括苹果iPhone、OPPO、华为等在内的绝大部分高端拍照手机,都采用索尼的CMOS图像传感器。华为P30 Pro后置四摄(包括ToF摄像头)图像传感器都来自索尼,让P30 Pro一举成为现如今拍照最出色的手机设备。

从Yole Development去年9月发布的报告来看[2],按收益统计该市场排名前五的市场参与者中,索尼的市场份额相当于后4名市场份额总和。这个趋势看起来都还有长期持续的意思,索尼在该市场的头把交椅真能持续这么久吗?

CMOS图像传感器市场现状

Yole的报告显示,2017年CMOS图像传感器市场规模为139亿美元,预计2017~2023年的复合年增长率为9.4%,5年后会超过230亿。包括摄像头驱动机构、光学镜头、3D交互在内的全套生态系统也因此被带动成长。

该市场最核心的组成部分是智能手机,汽车、安防也是另外两个重要增长点。其中移动消费计算市场,占到总收益的87%。无论从量,还是收益来看,CMOS图像传感器市场都在快速成长。

尽管当前手机市场趋于饱和,但由于这两年双摄像头乃至多摄像头、大光圈,以及3D深度摄像头的应用,这些新技术都在持续为CMOS图像传感器市场发力——消费市场的摄影应用依然呈现出多样化态势。尤其这些年智能手机市场的竞争和厮杀还在加剧,为了保有竞争力,CMOS图像传感器制造商不得不在手机摄像头中融入新的技术和特性。

预计到2022年,一款手机的平均摄像头数量就会超过3个。手机的前置双摄还在加速这一过程。另外,虚拟现实应用,如3D感知即将迎来爆发期。

在持续数年的时间里,CMOS图像传感器市场是长期被索尼、三星和豪威(Omnivision)统治的。索尼毫无疑问拿下市场份额大头,在技术方面得益于索尼本身在数字摄影方面的优势。第二集团军则包含安森美、松下等。Yuanta今年的报告中[3],SK海力士是杀入主流市场的新玩家。这可能主要得益于SK海力士2014年收购的Siliconfle,并在2017年开始持续投入CMOS图像传感器。除了现如今豪威资本构成主体来自中国,中国本土在该市场尚有很大的努力空间。

高端领域如汽车、工业市场,一直是美国的安森美、Teledyne的天下。但即便在成长空间依然很大的前提下,该市场近两年的情况相对稳定,新晋玩家的机会并不大。

索尼是如何坐稳头把交椅的

索尼作为一家老牌企业,上世纪在科技行业贡献了大量标志性产品,比如Walkman、特丽珑电视。但迈入2000年以后,尤其从2008年开始,其营业利润率开始持续走低,反复在0%附近震荡。2013年,索尼市值折半,甚至还赶不上Facebook当年收购Whatsapp的价格。这个时间段互联网上戏谑的声音反复在问“索尼今天破产了吗”,这是因为除了索尼金融业务在托底之外,各个业务线都相当惨淡。

2013年,索尼营业利润下滑九成。不过在这段时间前后,索尼的其中一项业务开始出现明显的增长迹象。看索尼2012财年报告:这里需要抛开金融服务(主体为保险)、影像/音乐(如哥伦比亚影业市场在欧美),除了游戏(Game)业务表现一贯不错之外,有个名为“Devices”的业务营业利润开始呈现出黑字,而且营收能力在整个索尼达到数一数二的程度。在Devices类别中占据大头的就是索尼的图像传感器。

来源:索尼2012年报[4](注:其中标注的2013实则为截至2013年3月的索尼2012财年)

2014年索尼的营收情况依然是不乐观的[5],营收增量很大程度来源于日币贬值。不过Devices业务营收增幅达到23.9%,营业利润931亿日元(约合7.76亿美元),利润率大约接近10%,对持续赤字的索尼而言可谓一剂良药。

我们再来看一下现在索尼图像传感器业务的情况如何。

来源:索尼2018年报[6]

当前索尼图像传感器业务在半导体(Semiconductors)业务下。索尼现在甚至还习惯在财报中,将图像传感器单独列出来。虽然2018年全年,半导体业务整体利润下滑,但利润率依然很高,且图像传感器为该业务贡献了超过80%的营收。虽然赚钱基数低于游戏业务,但其利润率在整个索尼都是绝无仅有的。这也和行业老大的地位完全相符。

来源:索尼2018年报

从索尼的财报来看,图像传感器业务几乎可以认为是当代索尼表现“技术”的核心和象征,也是盈利的支柱之一。不过实际上,索尼开始看重图像传感器业务却并不是从近两年才开始的。早在2010年,索尼图像传感器市场份额不过区区7%,当时的市场第一还是美国的Aptina Imaging[8]。不过这一年索尼做了个很重要的决定。

2010年9月,索尼宣布计划在索尼半导体九州公司的熊本技术中心投入400亿日元[7],为“Exmor”和“Exmor R”CMOS图像传感器扩增产量。同年年底,索尼宣布在长崎技术中心投入1000亿日元扩产。这项计划包括投入到,从东芝收购的半导体制造设备,以及将部分设备翻新为新的晶圆产线,借由“专利技术实现索尼CMOS图像传感器的差异化竞争”。

2011年,iPhone 4S开始正式采用索尼的Exmor R图像传感器,此后所有iPhone及iOS设备摄像头都在用索尼的CMOS图像传感器。除了索尼在技术方面的确相较竞争对手有优势,苹果亦可谓是索尼CMOS图像传感器业务的贵人。Yole分析师Pierre Cambou就认为,iPhone对于半导体行业有着巨大的影响,尤其是成像。“它为主要供应商索尼提供了机会,令CIS工艺达到新的高度,建立了索尼在高端数字成像领域的早期成长”。

2018年彭博社曾撰文称[9],索尼的图像传感器营收中有一半是来自苹果。这个比例听起来或许比较夸张,但至少可以表明苹果对索尼半导体业务的重要性。

2015年年底,索尼以1.55亿美元收购东芝图像传感器业务之后,索尼的市场统治地位就彻底形成了。

除了技术,还是技术

索尼在现如今手机拍照领域的一家独大,与索尼原本在影像领域的经验和技术开发是分不开的。去年索尼向市场推出IMX586图像传感器,让手机摄像头分辨率跃升至4800万像素。随后位处市场第二的三星也发布了标称4800万像素的GM1图像传感器。

当时国内还就这两款图像传感器,掀起过“真假4800万像素”的讨论。起源是索尼IMX586支持输出4800万全尺寸照片,而三星GM1(S5KGM1)默认输出1200万,只能插值计算出4800万像素的照片,解析力也有差距。实际上,两者的光电二极管的确都是4800万,且都采用Quad Bayer阵列像素排列。

区别在于,索尼IMX586在图像传感器Stack Sensor部分的图像处理硬件首先会进行Remosaic操作,随后再将拍摄的RAW格式数据传输给手机SoC的ISP部分进行常规图像处理操作。从索尼公布的数据来看,IMX586能够实现30fps的Remosaic操作。但三星GM1只能实现30fps的1200万像素binning操作。

这其间的ISP处理算法,以及高速模拟读出电路设计还是存在代差的。即便是三星前不久才推出的GM2 4800万全尺寸输出帧率也不过10fps,即便不考虑像素设计方面的差异,三星或许仍然在模拟电路设计上略逊一筹。这只是索尼技术相较竞争对手领先的一例,而且三星近两年已经试图在全速追赶,才好不容易坐稳了市场份额第二的位置。

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