导语
我们认为未来手机摄像头发展趋势将从镜片材质、防抖技术、算法以及多摄像头搭配这类的微创新上不断演进。随着手机摄像头的快速发展，供应链马太效应愈加明显，国产供应商正不断加固自身护城河，提高竞争力。
1.手机：光学创新不停息
1.1.追溯摄像头发展历史，光学是绝对的成长性行业
从年至年，二十年间手机摄像头飞速发展。年世界上第一台内置摄像头的手机由日本的夏普制造，型号为夏普J-SH04，当时的拍照功能只是作为附属功能存在。在随后不到三年的时间，夏普又推出了全球首款突破百万像素摄像头的手机—夏普J-SH53。该款手机搭载了万像素的CCD摄像头。年，三星紧随着日系厂商，发布了全球首款超过千万像素摄像头的手机三星B。年诺基亚发布的PureView采用4万像素传感器和卡尔蔡司镜头开启了智能手机影像的全新时代。年，小米CC9Pro搭载的摄像头突破了一亿像素，展现前所未有的手机拍摄水平。随着手机摄像头像素的提高，摄像头个数也逐渐增加。第一台支持双摄像头的手机是年推出的LGP；年联想发布了首款后置三摄手机联想PHAB2Pro，后置1万深感鱼眼三摄；年三星发布GALAXYA9s，为第一台配备四个后置摄像头的手机；年诺基亚发布了首款后置5个摄像头的诺基亚9PureView手机，其摄像头均为万像素。随着手机摄像头的不断升级，其对焦、深度、防抖等其他功能也历年手机型号中逐步出现。年松下发布的PiS，首次配备了自动对焦功能，在很大程度上改变了拍照体验，随后各个厂家不断推出光学变焦、激光对焦、相位变焦、深度、TOF等方案，为手机拍摄的环境和性能提供了强大的支持。
从手机摄像头的发展历程看，几乎每隔2到3年都会有至少一次的革命性创新，是绝对的成长性行业。如今，随着苹果、三星、华为等手机厂商推出多摄像头配置和超高清像素，手机摄像头早已迈入3.0多摄时代。多个摄像头不仅使手机极大程度的提高了拍摄画质，还扩宽了手机的运用场景。多摄像头时代的到来也将为手机摄像头产业链带来新的增量空间。我们认为下一个时代将是摄像头与AR的深度结合，实现2D到3D信息搜集的转变。
手机摄像头BOM成本不断提升，占比稳定。根据IHS数据统计，iPhone历年摄像头成本占比在手机早期机型中稳步增长，iPhone4S后占比接近10%。是仅次于屏幕、机电系统、主芯片、射频芯片的第五大BOM占比元器件。如今前置的3D结构光方案成为iPhone标配，年的iPhone12系列也搭载DToF景深摄像头。软件方面夜景拍摄算法成为摄影卖点，我们预计摄像头Bom占比在往后的机型中将继续维持稳定。
摄像头行业产业链包括上游零部件生产、中游模组封装以及下游应用终端。上游摄像头零部件包括CMOS图像传感器、镜头、马达以及滤光片，各零部件行业的竞争格局较稳定。（1）CMOS图像传感器是实现将光信号转换为电信号的模数转换器。目前全球CMOS传感器市场处于寡头垄断格局，索尼遥遥领先，年全球图像传感器市场索尼市占率达49.1%，其次是三星、豪威（被韦尔股份收购），加上安森美半导体和SK海力士前五大公司全球市场份额超过90%（2）光学镜头的主要作用是利用光的折射和反射原理，搜集被拍摄物体的反射光并将其聚焦于图像传感器上。全球手机镜头市场的竞争格局相对稳定，中国台湾厂商大立光仍处于绝对领先地位，其次市占率靠前的为中国大陆厂商舜宇光学、中国台湾厂商玉晶光电、韩国厂商SEKONIX等。（3）马达是控制镜头对焦的器件。全球马达市场日韩厂商占据主导地位，以ALPS、TDK、Mitsumi、SEMCO和JAHWA为代表的日韩厂商占据60%左右的市场份额。（4）滤光片是在塑料或玻璃基材中加入特种燃料或在其表面蒸镀一层或几层光学薄膜制成，用以吸收掉其他不希望通过的光波段。全球滤光片的行业竞争格局稳定，国内厂商市场份额处于领先地位，水晶光电目前是国内龙头。摄像头行业产业链中游为模组封装。零部件的生产模组组装工厂生产或采购各组件进行模组组装成型，并出货给手机、汽车等终端客户。模组封装的行业竞争格局可从营收和出货量两个角度分析。从营收来看，LGinnotek、Semco、富士康、舜宇光学和欧菲光等属于第一梯队，第二梯队包括立景光电、丘钛科技等厂商。从出货量来看，欧菲光和舜宇光学出货量相对领先，由于LGinnotek和Semco等韩国厂商主要供应苹果和三星，因此单机价值量相对更高。
摄像头行业产业链下游应用终端包括手机、安防、车载和其他领域。智能手机是摄像头最大的应用市场，近年来多摄方案逐渐成为智能手机标配，带动摄像头出货大幅提高。安防领域也是摄像头的重要应用市场，安防市场的需求将随智能城市对高清、智能产品的持续性渗透而扩增，随着汽车驾驶智能化的发展，摄像头在车载领域的应用也不断增加。此外，摄像头还应用于笔电、医疗、AIOT终端和医疗等领域。
1.2.对比专业摄影相机，手机摄像头仍有提升空间
1.2.1.相机镜片数量更多，手机片数增长有限。
1.2.2.相机镜片材质透光性更好，手机镜头更追求性价比和轻便。
1.2.3.相机防抖效果更好，手机因空间太小防抖效果有限。
1.2.4.相机CIS面积更大，感光能力和焦距成像远优于手机。
1.3.未来趋势：手机将从两者差距出发，向专业相机追赶
1.3.1.镜头方面：通过玻塑混合方案解决
缩减手机镜头长度的同时提升成像效果，玻塑混合方案成为最优解决方案。智能手机的尺寸遵循光电产品小型化轻量化的趋势，目前主流的智能手机厚度普遍在7-8mm。基于母体厚度的缩小，镜头厚度同样存在物理极限。由于玻璃聚光能力更好，1片玻璃材料相当于1.5至2片光学塑料，同时具有更好的透光性及环境稳定性，因此在全塑镜头基础上，引入玻璃镜片可以实现更大光圈、中和塑料材料的温度影响以及减小镜头厚度的优势。在未来光学元件小型化及分辨率提升的大趋势下，更具发展潜力。
光学玻璃工艺分为模造玻璃、WLO和WLG。光学玻璃的传统工艺为研磨法，其工艺流程相对复杂，包括粗磨、细磨、抛光等，量产难度较大，行业内为了突破其量产困难等问题，推出了模造玻璃及晶圆级镜片制造工艺。模造玻璃可通过提升工艺水平，提升量产能力。玻璃模造制程技术的主要依据原理，是利用玻璃随温度升高黏滞度降低的特性，将已初成形的玻璃预形体置于精密加工成形的模具内，向模仁表面施压促使玻璃变形，冷却后去除压力、分模，取出成品。目前采用的包括联创电子、日本豪雅、舜宇光学科技等，该技术路径相对成熟，未来可通过改造模具，提升单次成型镜片数，提高量产效率。WLO采用半导体工艺，在整片玻璃晶圆上批量复制加工镜头，然后将多个镜头晶元压合在一起，最后切割成单颗镜头。代表厂商为AMS收购的Heptagon公司，该工艺主要用于低像素产品，生产的准直镜头用于苹果结构光方案。相比WLO工艺，WLG再晶圆切割之前，需要应用专用胶水印刷到玻璃上制成非球面玻璃，而WLO则是应用模造工艺制成非球面。WLG因为是纯玻璃材质，耐热性相对WLO更佳。WLG代表厂商为瑞声科技，年瑞声科技通过收购晶圆级玻璃模塑技术公司Kaleido32%股权正式迈入光学赛道。
为追赶相机在镜头方面的优势，引入玻璃镜片将更好提升成像效果和缩小体积。随着玻璃制造的良率改善，产能提升，在未来对于光学性能要求更加苛刻、光学元件体积要求更小的大环境下，玻璃材料将更具优势。
1.3.2.防抖方面：通过软件、摄像头模组微创新解决
为了提升防抖效果，AIS防抖、微云台技术、Sensor-Shift技术成为未来手机防抖的新方向。AIS防抖的概念由华为提出，是一种基于AI的图像防抖技术。该技术整合了电子防抖和光学防抖的优点，包括AI手持检测、AI测光、AI多帧计算和合成，采用AI算法对相机运动进行估计，得到更加平滑和准确的相机位姿，从而实现更好的视频稳像效果。荣耀X10、P40、mate40以及mate40Pro采用了AIS技术，有效解决暗光拍摄，提升视频防抖效果。
微云台技术原理是把整个手机影像模组放置在一个“悬浮”的手持云台之上，并将其缩小放入智能手机机身里。微云台系统通过陀螺仪检测设备的状态变化，控制电机施加反方向的动力，防止镜头产生倾斜。vivoX50Pro与X60系列搭载了微云台系统，丘钛科技成为该微云台项目的独家供应商并实现国内首发量产。传统滚珠式光学防抖的安全快门时间为1/8秒，而微云台系统安全快门时间可以达到1/4秒，防抖能力是普通设备的12.5倍。相比传统的手机OIS模组，微云台模组可以实现最高%的防抖角度提升。第二代微云台拥有全新升级的四轴防抖技术，让夜景拍摄具备更充沛的曝光时间，进一步提升防抖补偿功能。
Sensor-Shift技术就是传感器偏移技术，通过移动相机的感光元件来达到防抖效果。当检测到相机出现移动速度变化时，传感器会根据计算出来的相应方向按照相应速度去移动，保证了从镜头进入的光线实时固定地打在传感器的同一位置上。该技术首发于iPhone12ProMax。Sensor-Shift往往用于高端数码相机中，宾得和奥利巴斯都有过类似的技术，而苹果则是第一次应用在智能手机上并交由LG负责开发和量产。这项技术完全依靠传感器来实现防抖，而不是利用镜头的相应晃动来实现防抖，从而避开了目前手机镜头重量增加的问题。目前常规的OIS马达能补正的防抖角度基本都在1°-1.5°左右，而SensorShift方案最大可以达到3°，在iPhone12promax中，这项技术对防抖的调节速度可达到每秒次。
1.3.3.CIS方面：通过软件、多颗摄像头搭配使用解决
为了解决暗光下感光能力差和虚化问题，厂商通常软件和硬件齐发力。多摄的产生源于解决单颗摄像头无法实现人们拍摄需求的问题。通过两颗摄像头不同属性的搭配，彩色（RGB）+彩色（RGB）镜头搭配可实现背景虚化、彩色（RBG）+黑白（MONO）镜头搭配可实现暗光和夜晚的成像质量、广角（Wide）+长焦（Tele）可实现光学变焦，满足高清远距离拍摄的需求。例如华为第一款三摄手机P20Pro，后置摄像头分别为彩色+黑白+长焦镜头。在多颗摄像头的搭配下结合各家厂商自身的算法，背景虚化和暗光拍摄效果可得到大幅改善。
潜望式方案提升相片细节解析度。随着三摄渗透率的提升，长焦+广角+超广角方案也被大范围使用，通过不同焦距镜头的搭配实现拍摄中连续变焦的功能。所谓的2X，5X，10X光学变焦也因此实现，但是倍数越高，所需的长焦镜头焦距越长，镜头高度也越高。潜望式镜头方案就是为了让更长焦距的镜头在实现更高倍光学变焦的同时能够更好地放置手机内部里。光学变焦通过光学摄像头模组成像，成像大小取决于摄像头焦距，不会对成像质量产生影响，细节展示更为清晰，而随着光学倍数越高，照片的细节内容也将被拍摄的更加丰富。
光学变焦倍数范围变大，摄像头内部光路结构更加复杂。华为P40Pro+有双目长焦最强组合，华为P40Pro+摄像头内部可以看到光路在结构之内进行了5次的折射，光路和上一代相比增加了%，配合18mm等效焦距的超广角镜头，可实现光学变焦10X，混合变焦20X和X的最大变焦范围。变焦范围的扩大也使得手机在小尺寸CIS配置下仍有提升照片细节清晰度的空间。
1.4.市场空间稳定增长，供应链呈马太效应（略）
随着智能手机的崛起，手机替代相机成为趋势。其中摄像头模组中的图像传感器价值量最高。摄像头工作原理为，拍摄景物通过镜头，将生成的光学图像投射到传感器上，然后光学图像被转换成电信号，电信号再经过模数转换变为数字信号，数字信号经过DSP加工处理，再被送到手机处理器中进行处理，最终转换成手机屏幕上能够看到的图像。因此摄像头模组需要收集光线然后将物体成像到图像传感器，镜头通常由几片透镜或塑料组成；的作用是过滤掉多余红外光和紫外光，使得拍照出来的照片颜色更加接近我们人眼所看到的颜色；的作用是推动镜头移动实现对焦，可以通过移动镜头得到清晰的照片；是将表面的上镜头送过来的光信号转化成为电信号。由于图像传感器是决定成像品质的关键元器件，价值量占比约50%。按模组价值量高低排序，其次为光学镜头（20%）、模组封装（19%）、马达（6%）和红外滤光片（3%）。一般来说像素越高，镜头和图像传感器的价值量越高。
1.4.1.模组封装市场集中度低，但仍向头部集中。
1.4.2.镜头行业进入壁垒高，看重专利储备、设计能力和设备投资。
1.4.3.图像传感器芯片市场高度集中，仍有国产替代的空间。
2.VR/AR：寒冬已过，未来可期
2.1.VR/AR成为近年最受
