什么是傳感器
世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計組織(WSTS)將所有半導體按照結(jié)構(gòu)功能劃分為集成電路、分立器件、光電子器件與傳感器四大類。

數(shù)據(jù)來源:WSTS、大象研究院整理
傳感器是我們《芯片知多少》系列文章介紹的最后一種半導體器件,雖然根據(jù)世界半導體貿(mào)易統(tǒng)計協(xié)會2020年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)傳感器市場份額僅占半導體產(chǎn)品總市場份額的3%,但傳感器的存在使得物體活了起來,有了能夠感知光線、氣味、壓強的能力。

資料來源:納芯微招股說明書
從系列的模擬芯片一文中我們曾經(jīng)介紹過模擬信號的處理過程,模擬信號經(jīng)過放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)與接口后變?yōu)閿?shù)字信號,隨后由數(shù)字芯片進行處理。
傳感器將收集模擬信號的敏感元件與后續(xù)進行微弱模擬信號處理的模擬電路甚至處理數(shù)字信號的數(shù)字芯電路集成在同一塊芯片上。實現(xiàn)模擬信號的收集、轉(zhuǎn)換、處理。
由于自然界中模擬信號種類眾多,相應的傳感器也種類眾多,我們在本文中主要介紹CMOS圖像傳感器與指紋識別芯片,以及這兩大領(lǐng)域的龍頭企業(yè)韋爾股份與匯頂科技。
CMOS圖像傳感器
圖像傳感器是將光信號進行收集并轉(zhuǎn)換為電信號的裝置,CMOS(互補金屬氧化物場效應管)則是圖像傳感器中最為廣泛使用的工藝,具有體積小、功耗低與大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢,在圖像傳感器中占有90%以上的市場份額。
CMOS圖像傳感器(CIS)廣泛應用于智能手機、汽車與安防領(lǐng)域,是攝像頭模組的重要組成部分,產(chǎn)品各下游領(lǐng)域的市場份額占比中,智能手機為73%,汽車為10%,安防領(lǐng)域為4.1%。

資料來源:公開資料
2019年CMOS圖像傳感器各下游領(lǐng)域占比

資料來源:格科微招股說明書
CIS的國內(nèi)龍頭企業(yè)為韋爾股份,韋爾股份原先從事半導體分銷業(yè)務(wù),通過分銷業(yè)務(wù)對下游客戶需求的了解逐步向設(shè)計業(yè)務(wù)拓展。2019年公司收購世界排名第三的CIS企業(yè)豪威科技切入傳感器領(lǐng)域,2020年全球的CIS市場份額為12%。
CIS的市場競爭格局較為集中,排名前三的廠商索尼、三星與韋爾股份占有74%的市場份額。
2020年CMOS圖像傳感器全球競爭格局

指紋識別芯片能夠片上實現(xiàn)指紋的圖像采集、特征提取并將特征進行比對,使得下游客戶能夠方便的實現(xiàn)指紋識別的功能,近年來消費電子產(chǎn)品指紋識別功能的普及拉動了指紋識別芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
?指紋識別芯片領(lǐng)域是少有的國產(chǎn)廠商份額占比較大的細分領(lǐng)域,國內(nèi)上市公司匯頂科技占據(jù)近40%的市場份額,F(xiàn)PC與思立微(2019年被兆易創(chuàng)新收購)則分別占有32%與9%的市場份額。
2022年指紋識別芯片全球競爭格局


資料來源:公司官網(wǎng)
匯頂科技目前已打入華為、OPPO、VIVO、小米等手機品牌的產(chǎn)業(yè)鏈,幾乎所有的國產(chǎn)品牌廠商均為匯頂?shù)目蛻簦陙碛捎谥悄苁謾C出貨量下降受到資本市場冷遇。公司正嘗試其它智能傳感器、語音及音頻解決方案等產(chǎn)品,向可穿戴設(shè)備與汽車等領(lǐng)域轉(zhuǎn)型。但由于公司目前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)依然以指紋識別芯片與觸控芯片為主,轉(zhuǎn)型能否成功有待觀察。
財務(wù)透視
韋爾股份于2019年并表北京豪威后產(chǎn)生CIS產(chǎn)品的收入,受疫情對整體智能手機市場的影響,CIS增速有所放緩且行業(yè)內(nèi)競爭加劇,韋爾股份的CIS收入有所調(diào)整。
匯頂科技2016年與2019年營收出現(xiàn)兩次爆發(fā),2019年業(yè)績的爆發(fā)是由于公司的光學指紋識別技術(shù)實現(xiàn)突破,將光學指紋傳感器完整集成于OLED顯示屏下,而該技術(shù)革新逐漸成為主流的指紋解鎖解決方案。
2015年-2020年韋爾股份與匯頂科技營收(億元)

數(shù)據(jù)來源:公司年報
2015年-2020年公司與主要竟對毛利率比較(%)

數(shù)據(jù)來源:公司年報
匯頂科技毛利率較高,在45%-60%的區(qū)間內(nèi),韋爾股份的CIS業(yè)務(wù)約為30%。
2016年-2020年公司與半導體各領(lǐng)域龍頭企業(yè)研發(fā)支出占營收比例(%)

?數(shù)據(jù)來源:公司年報
韋爾股份在收購北京豪威前為半導體分銷企業(yè),研發(fā)支出占營收比重較小約為4%,收購北京豪威后以設(shè)計業(yè)務(wù)為主,研發(fā)支出占收入比重提升為約10%,在半導體各細分領(lǐng)域龍頭中屬于中游水平。
匯頂科技的研發(fā)支出占營收比重較大,近年可達到20%以上,原因在于公司產(chǎn)品毛利率較高,且指紋識別芯片預期將達到天花板,公司計劃向可穿戴設(shè)備與汽車使用的其它智能傳感器轉(zhuǎn)型。公司的研發(fā)支出全部作費用化處理,沖減當期利潤。?