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2022年CIS行业研究 CIS产业链、竞争格局分析 一、原理：光学成像 CIS是光学镜头模组的重要组成部分 光学镜头由镜片、滤光片、CIS、马达和保护盖板组成； 根据证券之星官网、前瞻产业研究院援引ittbank，按照BOM成本划分，光学镜头模组 中CIS占比超过50%，其次为镜头，占比20%，模组封装、音圈马达、红外滤光片则分 别占到19%、6%、3%。因此CIS在镜头中价值量占比最大。 CIS是高度集成的图像系统芯片 CIS全称CMOS Image Sensor，CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器是一个 高度集成的图像系统芯片； 当外界光线照射到CMOS图像传感器，传感器拥有的感光单元阵列会发生光电效应， 光电效应使得阵列上的每个感光单元产生对应外界色彩和亮度的电荷信号，之后信号 会被模拟-数字转换电路转换成数字图像信号，从而还原出现实的影像。 CIS原理：光电信号数模转换 CMOS图像传感器是模拟电路和数字电路的集成，主要由四个组件构成：微透镜、彩 色滤光片（CF）、感光二极管（PD）、电路层。 光通过具有球形表面的微透镜后聚拢穿过彩色滤光片，拆分成为红、蓝、绿色光进入 感光二极管内并转化为电子，再经由像素电路转化为电压信号，最后通过逻辑电路输 出成为图像数字信号。 CIS分类：FSI、BSI、Stacked CMOS图像传感器根据感光元件安装位臵，主要可分为：前照式结构(FSI)、背照式结 构(BSI)，在背照式结构基础上还可以进一步改良，又被称为堆栈式结构(Stacked)。 背照式CIS：晶圆工艺是在标准CIS逻辑电路晶圆基础上，通过晶圆键合、晶圆减薄等 工序，将原本臵于彩色滤膜和光电二极管之间的金属布线移至芯片的另一侧，由此光 线可由无阻挡的衬底背面直接进入光电二极管，可以显著改善量子效率的同时也提升 了小尺寸像素设计的自由度。 堆栈式CIS：能在处理电路得到更多的晶体管，拥有更快的速度，原来不容易实现的 HDR、升格等，现在变得很常见。读出速度也变得更快。而且，由于将像素区域和处 理电路区域堆叠，像素区域能做得更大。 CIS主要参数及应用比较 影响CMOS图像传感器的主要参数指标包括如下： 像素总数和有效像素总数（个）、像素尺寸（μm）、光学尺寸（英寸）、帧率（fps）、 信噪比（dB）、动态范围（dB）、感光度（V/lux*sec）、量子效率等 。 按照不同下游应用场景，对应产品的技术参数发展水平和要求也不同。 二、产业链技术迭代历史 图像传感器：CMOSvsCCD 图像传感器大类主要分为CCD图像传感器（电荷耦合器件图像传感器）和CMOS图像传感器（互 补金属氧化物半导体图像传感器）两大类。CCD和CMOS图像传感器的主要区别在于二者感光二 极管的周边信号处理电路和对感光元件模拟信号的处理方式不同： CCD图像传感器：感光元件接受的模拟信号直接进行依次传递，在感光元件末端将所传递的模拟 信号统一输出，并由专门的数模转换芯片及信号处理芯片进行放大、数模转化及后续数字信号处 理，CCD图像传感器具有高解析度、低噪声等优点，但生产成本相对较高，主要用于专业相机、 摄影机等设备。 CMOS图像传感器：每个感光元件均能够直接集成放大电路和数模转换电路，无需进行依次传递 和统一输出，再由图像处理电路对信号进行进一步处理，CMOS图像传感器具有成本低、功耗小 等特点，且其整体性能随着产品技术的不断演进而持续提升。 历史发展，技术迭代：CMOS占据主导 从上世纪90年代开始，CMOS图像传感技术在业内得到重视并获得大量研发资源， CMOS图像传感器开始逐渐取代CCD图像传感器。如今，CMOS图像传感器已占据了 市场的绝对主导地位，基本实现对CCD图像传感器的取代，而CCD仅在卫星、医疗等 专业领域继续使用。 CMOS传感器芯片主要优势 CMOS图像传感器芯片主要优势可归纳为以下三个层面： 成本层面：CMOS图像传感器芯片一般采用适合大规模生产的标准流程工艺，在批量 生产时单位成本远低于CCD； 尺寸层面：CMOS传感器能够将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块基板上， 体积得到大幅缩减，使之非常适用于移动设备和各类小型化设备； 功耗层面：CMOS传感器相比于CCD还保持着低功耗和低发热的优势。 CIS产业链：Fabless、Fab-lite、IDM并存 国内本土CMOS图像传感器设计厂商目前一般采取Fabless模式，包括思特威、韦尔股 份（豪威科技）、格科微等。 Fabless模式的优点集中在其轻资产、低运行费用和高灵活度，可以专注于芯片的设计 和创研工作。在晶圆产能供应紧张的阶段，Fabless厂商能否获得上游晶圆代工厂的稳 定供货至关重要。晶圆代工厂选择合作伙伴的标准也不仅仅停留在短期价格的层面。 国内外