中国CMOS图像传感器行业研究-壁垒、发展环境、特征、经营模式、上下游行业

中国CMOS图像传感器行业研究

-壁垒、发展环境、特征、经营模式、上下游行业

（二）行业壁垒

集成电路设计行业属于知识密集型行业，对产业化运作有着很高的要求，在技术、产业整合、客户、人才、资金及规模等方面存在较高的进入壁垒，具体如下：

1、技术壁垒

集成电路设计属于技术密集型行业，以CMOS图像传感器为例，设计技术涵盖了数字/模拟集成电路、集成电路CAD、集成电路测试方法学、微电子封装技术、微机电系统、集成电路与片上系统设计等诸多领域。集成电路设计行业产品高度的复杂性和专业性决定了进入本行业具有很高的技术壁垒，行业内企业核心技术积累都需要专业技术研究团队和产品开发团队长时间探索和不断积累才能获得。 同时，由于集成电路技术及产品的更新速度很快，要求企业具备较强的持续创新能力，不断满足多变的市场需求。因此，行业内的后来者往往需要经历一段较长的技术摸索和积累时期，才能和业内已经占据技术优势的企业相抗衡。对新进入者而言，短期内无法突破核心技术壁垒。

（1）设计工程壁垒

随着电子产品对CMOS图像传感器分辨率、抗逆光性能、低光环境下辨识度等要求的不断提高，以及背照BSI、堆叠BSI、混合堆叠BSI等新技术的不断应用，芯片设计公司需要具备全方面的技术储备及快速设计能力，这对设计公司的技术积累和行业经验提出了较高要求。对后进者而言，这种积累和经验构成进入本行业的壁垒。

（2）可靠性壁垒

芯片是电子产品的―心脏‖，对电子产品的稳定性和可靠性起到至关重要的作用。一旦出现芯片寿命过短、稳定性出现问题，电子产品将出现系统无法启动、使用寿命有限等故障，对客户带来较大损失。芯片设计公司需要经过多年的技术和市场的经验积累，才能储备大量的修正数据，确保产品可靠性。对新进入厂商而言，客户对其产品的可靠性需要做长时间的验证，产品和技术的可靠性构成其进入的壁垒。

2、产业整合壁垒

为确保产品质量、稳定的产能供应和成本控制，芯片设计企业需要与其主要的晶圆厂、封装及测试厂商建立紧密的合作关系。采用Fabless 模式的集成电路设计公司需经过较长时间的发展，采购量达到一定的规模后才能与主要晶圆厂、封测厂深入合作，建立起工艺设计与工艺制造的整合能力，进而拥有自主研发的制造工艺，最终确立在产业链上的关键竞争优势。对后进者而言，市场先入者已建立的、稳定运营的产业生态链构成其进入壁垒。

3、客户壁垒

经过多年发展，在集成电路芯片应用的各细分市场，客户对自己认可的芯片品牌已形成较高的品牌忠诚度。由于集成电路下游客户多为大规模制造型企业，该等客户对集成电路产品可靠性、稳定性要求较高。目前，市场上的主要芯片供应商都是经过多年的积累，在激烈的市场竞争中通过诚信服务、优秀的产品质量逐步积累起公司的品牌和声誉，并且已经与客户形成了长期、互信的合作关系，新进入者通常难以在短期内取得客户认同，无法打破现有市场竞争格局。

4、资金和规模壁垒

集成电路设计行业具有投入大、回报周期长、风险高的特点。一方面，前期需要耗费大量资金用于技术研发和产品开发，以及行业研发人员工资水平较高，需要较多的人力成本投入。为保持技术的先进性、工艺的领先性和产品的市场竞争力，集成电路设计企业需进行持续的资本投入。另一方面，芯片产品单位售价相对较低，因此企业研发的芯片产品市场销售数量需要高达千万颗才能实现盈亏平衡。相应的量级规模对采用Fabless 模式的集成电路设计企业在自身资金供给、上游晶圆制造及封装测试企业的供应体系配合、下游终端市场运营等方面提出较高的要求。对后进者而言构成了行业资金和规模壁垒。

5、人才壁垒

芯片设计行业是知识密集型行业。高素质的经营管理团队、富有技术创新理念的研发队伍和富有经验的产业化人才是企业高速发展、保持竞争力的重要保障。目前，中国芯片设计行业的高端技术人才相对稀缺，而优秀的管理人才和产业化人才通常都集中于行业领先企业，企业之间人才争夺激烈。对于市场新进入者，人才成为重要行业壁垒。

（三）行业发展环境

1、有利因素

（1）国家产业政策的支持

作为关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，集成电路行业一直以来受到国家的鼓励和支持。近年来，国家出台了一系列财政、税收、知识产权保护等政策，支持和鼓励集成电路设计行业的发展。同时，国家还将高端通用芯片列为16个国家中长期重大科技专项之一，与载人航天与探月工程、重大新药创制等具有同等战略意义。国家产业政策的支持促进了集成电路行业的发展，增强了企业的自主研发能力，提高了国内集成电路设计企业的整体竞争力。

（2）市场需求持续增长

近年来，随着主流智能手机摄像头数量的增加（背面三个主摄像头，正面双摄像头和人脸识别摄像头）、智能辅助驾驶功能在汽车行业的普及，以及消费级无人机、VR设备、AR设备的推广，CMOS图像传感器的市场需求保持了持续增长的良好态势。根据全球知名行业分析公司Yole Development发布的报告，受益于智能手机新功能的开发和普及，例如光学变焦、生物特征识别和3D互动等， 2016-2022年全球CMOS图像传感器市场复合年均增长率仍将保持在10.50%左右。

（3）中国集成电路产业链日趋成熟

近年来，全球集成电路产业的制造重心、消费市场及人才在中国快速积聚，产业重心转移趋势明显，产业链日趋成熟。 ①在制造环节，台积电、中芯国际、通富微电、日月光等全球主要晶圆制造企业、封装测试企业纷纷在中国建立、扩充生产线，国内原有的晶圆代工制造企业的工艺水平也得到显著提升，为采用Fabless 模式的国内集成电路设计企业提供了产能上的保障。 ②在消费市场方面，中国人口基数大、电子产品接受程度高、消费需求旺盛。随着国民经济和收入水平的快速增长，中国已成为全球最重要的电子产品消费市场。国内芯片设计企业凭借相似的文化背景，可以与下游厂商乃至终端客户保持顺畅沟通，提供更稳定的供应和更好的服务，充分发挥贴近本土市场的地缘优势。在此背景下，国内集成电路设计、制造、封测等方面的技术取得了明显的进步，原来由国外企业垄断的核心芯片设计技术也逐步被部分国内优秀企业攻克、掌握并成功产业化。

2、不利因素

集成电路设计涉及硬件、软件、电路、工艺等多个方面，需要多个相关学科的专业人才，虽然国内集成电路设计行业已历经一段快速发展时期，但就目前及未来的发展需要而言，人才尤其是高端人才仍相对匮乏。在市场需求增长、政策支持、产业重心转移等利好因素下，产业高端人才是率领企业抓住机遇、发展壮大的关键。近年来，一些具备国际知名芯片企业工作背景或海外留学背景的高端人才也逐步回到国内，为国内集成电路产业发展带来了国际先进的理念和技术。

（四）区域性、周期性和季节性特征

1、区域性

集成电路行业具有明显的区域性特征。美国加州硅谷是世界集成电路产业的发祥地，也是美国集成电路产业的心脏地区。美国主要的集成电路企业均坐落在此。此外，美国南部的德克萨斯州、亚利桑那州，以及东海岸的马里兰州也是集成电路企业较为集中的地区。从中国角度来看，集成电路企业主要集中于长三角、珠三角以及京津环渤海等地区；具有明显的辐射和带动效应。

2、周期性

半导体行业是周期性行业，其增速与全球GDP增速的相关度很高。由于半导体产品受到技术升级、市场格局、应用领域等因素影响，整个半导体行业具有周期性波动的特点。半导体周期通常也称为―硅周期‖，指半导体产业在5年左右的时间内会历经从衰落到昌盛的一个周期。近年来，随着半导体产品研发周期的不断缩短和技术革新的不断加快，新技术、新工艺在半导体产品中的应用更加迅速，进而导致半导体产品的生命周期不断缩短。

3、季节性

集成电路产业没有明显的季节性特征。但是，对于消费类电子产品芯片而言，由于节假日产品销量较多，因此在节前的芯片出货量一般较高。

（五）行业经营模式

集成电路产业链主要由设计、制造、封装和测试组成。从产业模式来看，主要有Fabless、Foundry、IDM和Fab-lite四种模式。

Fabless（无晶圆厂）模式是指企业没有生产加工能力，仅进行集成电路的设计工作，之后将设计版图交给晶圆代工厂（集成电路制造厂商）进行加工，再将代工厂商加工好的芯片交给封装和测试厂商进行封装和测试。

Foundry（代工厂）模式是指企业没有集成电路设计能力，专门负责生产、制造芯片，致力发展相关工艺和制程。 IDM（整合元件制造商）模式是指企业业务涵盖了芯片设计、芯片制造、封装和测试整个流程。 Fab-lite（轻晶圆厂）模式是指企业以集成电路设计为主，但保留少量生产、封测能力。

（六）上下游行业

集成电路设计行业处于集成电路产业链的核心环节。集成电路芯片设计企业的产品方案通过代工方式委托给晶圆代工厂、封装和测试企业进行产品的制造、生产和检测，集成电路设计行业的上游行业包括晶圆代工厂、封装企业及测试企业，下游行业主要为模组厂商及终端客户（例如智能手机厂商、安全监控设备制造商、医疗设备制造商等）。

1、上游行业对本行业的影响

晶圆代工厂、封装企业和测试企业是集成电路设计行业的上游行业，对集成电路设计行业的影响主要体现在以下几个方面： （1）产品良率 随着集成电路技术的日新月异，高运算量相关应用持续带动半导体产业对先进制程的需求，而先进制程对晶圆代工厂的产品良率提出了极高的要求。以10纳米制程为例，10纳米是指半导体元件电晶体电流通道的宽度，仅能供一百多颗原子通过，制作过程中的丝毫缺陷都会影响最终产品的良率。若集成电路设计企业不能同晶圆代工企业紧密合作，通过不断调整产品设计和制程工艺提高良率，则会直接影响产品的单位成本。 （2）产品成本

由于晶圆代工厂投资额较大，技术难度较高，且需要较长时间的经验积累才能使良率保持在较高水平，全球晶圆代工行业集中度较高，主要企业包括台积电、台联电、韩国三星、格罗方德、高塔半导体、世界先进、韩国东部、中芯国际、华虹宏力、武汉新芯等。在这种情况下，晶圆代工企业在产业链中的议价能力较强。晶圆代工服务是集成电路设计企业最主要的生产成本，晶圆价格的变化直接影响集成电路设计企业产品的成本。 （3）交货周期 根据―摩尔定律‖，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。因此集成电路产品的生命周期较短，产品更新换代速度较快。根据市场潮流和终端设备厂商需求及时推出新产品，是集成电路设计企业维持市场竞争力的核心要素。在这种情况下，上游代工企业的整体产能以及产能利用率，将直接影响集成电路设计企业的新产品量产能力和交货周期。

2、下游行业对本行业的影响

集成电路设计行业的下游行业是终端设备市场，以CMOS图像传感器为例，下游行业包括智能手机、平板电脑、安防监控设备、车载摄像头、医疗设备、无人机、AR/VR等。未来几年，随着智能手机摄像头数量的快速增加（全机5颗摄像头）、辅助驾驶和自动驾驶技术的普及、医疗窥镜设备的增长，CMOS图像传感器需求将继续保持增长势头，从而为相关的集成电路设计企业提供了较好的市场机遇。 此外，由于终端设备市场产品更新换代速度较快，集成电路设计企业需同下游模组厂商和终端厂商保持紧密合作关系，在及时了解市场趋势和终端厂商在研产品需求的基础上，有针对性的进行技术研发和储备，使企业的新技术能顺应市场变化，减少下游行业变化带来的负面影响。

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