一、概述
CMOS图像传感器（CIS）是将光子转换为电子进行数字处理，把图像信号转换为数字信号的芯片，主要用于在数码相机、数码闭路电视摄像机和数码摄像机中的创建图像，是数码摄像头的关键部件。由于摄像头的功能包括拍照、摄像、图像识别、身份验证等，数码产品对CMOS图像传感器性能的要求也越来越高。通常CMOS图像传感器主要由四个组件构成：微透镜、彩色滤光片（CF）、光电二极管（PD）、像素设计。
从产业链来看，CMOS图像传感器产业链上游主要包括晶圆代工厂、封测厂，中游主要CMOS图像传感器设计企业，下游包括各种模组厂商和系统厂商以及终端厂商。
CMOS图像传感器产业链
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二、市场分析
1、全球CMOS图像传感器行业市场规模分析
近年来，全球CMOS图像传感器行业市场规模整体呈现稳定增长的态势。根据数据显示，全球CMOS图像传感器销售额从2017年的139.05亿美元增长至2021年的213.28亿美元，期间年均复合增长率为11.29%，预计2027年销售额将增长至314.41亿美元，2022-2027年均复合增长率为6.12%。
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目前，随着手机摄像头数量上升，CMOS图像传感器在手机摄像头领域应用量越来越大，2021年市场份额占比达75.9%。不过，随着电动车渗透率上升及智能驾驶的发展，CMOS图像传感器将在车用摄像头领域使用量越来越多。
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2、中国CMOS图像传感器行业市场规模分析
我国CMOS图像传感器行业处于高速发展阶段。根据数据显示，2021年我国CMOS图像传感器行业销售额为295.4亿元，同比增长19%，增速明显快于全球，预计2023年市场规模将达到433.2亿元。
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而我国CMOS图像传感器行业下游应用领域主要包括智能手机、计算机、安防监控、汽车电子、消费、工业（含机器视觉）、国防与航空航天（含科学仪器）和医疗等领域。其中，CMOS图像传感器在智能手机行业应用占比最高，达62%。
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三、下游应用市场分析
具体从应用市场现状来看，CMOS图像传感器下游应用领域广泛，不同的应用领域对于CMOS图像传感器的需求有所不同。
CMOS图像传感器行业下游主要性能参数指标
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主要性能参数 |
基本介绍 |
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光学尺寸 |
光学尺寸是指CMOS图像传感器感光区域对角线的长度，光学尺寸越大，相同大小晶圆产出的芯片数量越少，芯片成本也越高。 |
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像素尺寸 |
像素尺寸是单个像素的XY方向的尺寸，像素尺寸越小，同等分辨率下芯片越小，成本越低；像素尺寸亦与芯片的光电指标直接相关，像素尺寸越大，灵敏度越高。像素尺寸的选择需要结合晶圆代工厂的工艺、产品性能、应用方向、快门类型、成本等综合考虑。 |
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分辨率 |
分辨率一般指CMOS图像传感器在水平方向和垂直方向上像素的数量，如1920x1080，或2百万分辨率（2MP）。分辨率越高说明CMOS图像传感器包含的像素数量越多，捕捉的图像细节越丰富。 |
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快门类型 |
按照快门类型，CMOS图像传感器可以划分为全局快门和卷帘快门。全局快门是高速移动场景下的最佳快门方式，但因像素内集成存储单元需要相对复杂的电路结构，降低了像素内有效感光面积，因此全局快门CMOS图像传感器一般暗噪声较高、灵敏度和动态范围较低。在卷帘快门图像传感器中，虽然每个像素的曝光时间相同，但其采用逐行开始曝光、逐行截止曝光并读出的工作方式。卷帘快门像素内无需存储单元，因此像素结构相对简单，可以最大程度优化有效感光面积，提升CMOS图像传感器的灵敏度和满阱。但是卷帘快门在被拍摄对象移动速度较快时，易出现图像模糊、畸变等情形。 |
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帧频 |
帧频是指CMOS图像传感器每秒可采集并读出的图像数量。高速运动的物体需要使用高帧频的CMOS图像传感器来捕捉运动过程。随着帧频的升高，曝光时间变短，对于像素的灵敏度要求也越高。 |
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满阱 |
满阱是指像素所能收集并容纳的电子个数的极限。满阱越大，CMOS图像传感器的最大信噪比越大。 |
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量子效率 |
量子效率是衡量光电转化效率的重要指标，定义为入射光子和被像素收集到的电子的比例，通常用百分比表示。如量子效率50%，意味着每2个照射到感光区域的光子可转化成1个电子。 |
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暗噪声 |
暗噪声又称时域暗噪声或读出噪声，是指像素在完全黑暗环境中、最短曝光时间下、同一像素帧与帧之间输出的不一致性，暗噪声越小，在信号微弱时图像的信噪比越高。 |
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动态范围 |
动态范围是衡量CMOS图像传感器对同一场景下不同光照条件的采集能力的一个参数，它表明了CMOS图像传感器对强光和弱光同时分辨的能力，一般来说动态范围越大，图像所能呈现的层次越丰富。 |
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1、智能手机领域
根据数据，作为CMOS图像传感器最大的应用领域，2021年智能手机领域CMOS图像传感器全球销售额为134.41亿美元，2017-2021年均复合增长率为9.47%。受下游手机市场低迷的影响，智能手机领域CMOS图像传感器需求增速有所放缓，预计2027年销售额为195.24亿美元，2022-2027年均复合增长率为5.46%。
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2、安防监控领域
近年来，安防监控在全球范围内的应用整体呈现高速发展的态势。根据数据显示，2021年全球安防监控领域CMOS图像传感器销售额为19.65亿美元，2017-2021年均复合增长率为16.16%。未来，随着安防监控行业整体市场不断扩大，预计2027年市场销售额将达到36.33亿美元，2022-2027年均复合增长率为9.42%。
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3、汽车电子领域
近年来，CMOS图像传感器已经被大规模应用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。根据数据显示，2021年全球汽车电子领域CMOS图像传感器销售额为17.12亿美元，2017-2021年均复合增长率为15.16%。随着汽车智能辅助驾驶的发展，车载CMOS图像传感器需求将会大幅增长，预计2027年销售额将达到32.44亿美元，2022-2027年均复合增长率为10.29%。
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三、发展趋势
1、进一步加大对像素研发的投入
根据观研报告网发布的《中国CMOS图像传感器行业发展趋势研究与未来前景分析报告（2023-2030年）》显示，像素是CMOS图像传感器中的核心单元，直接决定CMOS图像传感器的核心指标，其性能优劣是产品能否得到市场青睐的关键因素。为确保自身CMOS图像传感器产品丰富度，以满足多样化市场需求，生产厂商将逐步加大对像素研发的投入，持续推出多样化、高性能的CMOS图像传感器，从而使自身产品具备较强的市场竞争力。
2、堆栈式芯片架构将得到更广泛应用
堆栈式架构的出现使得CMOS图像传感器的像素和电路可以进行独立设计和优化，例如电路设计可使用更先进的工艺制程，从而提升电路性能；像素设计可以使用普通工艺制程，有效控制成本，同时堆栈式架构的像素填充系数可以达到100%，从而提升量子效率和灵敏度。目前，堆栈式芯片架构已广泛应用于高端消费类产品，未来采用堆栈式架构的CMOS图像传感器将逐步更广泛应用。（WYD）
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