中信证券:索尼图像传感器产能趋紧 国产替代有望加速

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中信证券研报表示,根据TrendForce等多家权威机构信息,苹果iPhone 15系列部分机型主摄CIS使用索尼三层堆栈方案,由于三层堆栈方案良率相对传统方案(双层堆栈)更低,且需要增加一次晶圆键合,因此新机主摄会占用更多索尼CIS晶圆产能。索尼保供苹果的背景下,CIS产能趋于紧张,安卓品牌高端CIS需求有望部分转向国内供应商,看好相关厂商自2023年下半年起加速国产替代。

  全文如下

电子|索尼图像传感器产能趋紧,国产替代有望加速

北京时间2023年9月13日凌晨1点,苹果举行2023年度秋季新品发布会,发布新款iPhone 15系列。本次升级中,光学升级为一大亮点:15/15 Plus后置主摄从12MP升级至48MP;15 Pro/15 Pro Max后置主摄采用48MP,长焦副摄采用四重反射棱镜设计。根据TrendForce等多家权威机构信息,苹果iPhone 15系列部分机型主摄CIS使用索尼三层堆栈方案,由于三层堆栈方案良率相对传统方案(双层堆栈)更低,且需要增加一次晶圆键合,因此新机主摄会占用更多索尼CIS晶圆产能。我们认为,索尼保供苹果的背景下,CIS产能趋于紧张,安卓品牌高端CIS需求有望部分转向国内供应商,看好相关厂商自23H2起加速国产替代。

CMOS图像传感器(简称CIS)三层方案是什么?

相比于传统的堆栈结构,双层晶体管像素堆栈将实现光电信号转换的光电二极管与控制信号的像素晶体管层分离到不同的基片上,叠加数据处理层构建三层堆栈结构。其主要优势有:

1)扩大了光电二极管的容量,并将饱和信号量(满阱容量Full-Well Capacity,FWC)提升至原来的约2倍,成功扩大了代表可成像的明暗差范围的动态范围;

2)将传输控制晶体管(TRG)以外的复位晶体管(RST)、选择晶体管(SEL)和放大晶体管(AMP)等像素晶体管分布在没有光电二极管的基片层上,增加了放大晶体管的尺寸,使得在拍摄夜景等昏暗场景时容易产生的噪点显著减少。从结构和工艺上看,根据TechInsights分析,双层像素需要1次键合(氧化物键合),像素层和数字层需要1次键合,因此三层堆栈需要2次键合,消耗晶圆面积大幅增加;此外,三层堆栈工艺CIS良率显著低于成熟CIS产品,也一定程度上增大了对晶圆的实际消耗量。

索尼目前产能结构如何?

索尼CIS目前呈现像素层“自供+委外”,数字层“委外”的生产结构。根据索尼财报,2022年公司CIS产能约155.1万片,平均月产能为12.9万片(以300mm晶圆计算)。从营收结构来看,公司图像传感器营收的82%来自于移动端,我们估算公司晶圆产能中约80%用于移动端,即全年约124万片晶圆用于智能手机CIS像素层的生产。目前索尼是苹果iPhone全系列CIS的独家供应商,供应包括前摄和后摄在内的所有CIS,我们测算2022年苹果各机型搭载CIS需使用索尼约51万片等效300mm晶圆,占索尼总晶圆产能约41%,其中iPhone 14主摄CIS晶圆需求量占当年苹果总需求约21%。

苹果新机光学升级产生的增量需求有多大?

我们针对iPhone15各系列机型是否采用三层堆叠方案分别进行保守、中性、乐观的假设,

1)保守假设:iPhone 15/15 Plus主摄CIS采用48MP三层堆栈方案,15 Pro/Pro Max主摄CIS采用48MP双层堆栈方案。经测算,2023H2 iPhone 15新机主摄使用索尼约16万片等效300mm晶圆,较14系列主摄增加约5万片,相对2022年苹果整体产能需求提升约10%。

2)中性假设:iPhone 15/15 Plus主摄CIS采用48MP双层堆栈方案,15 Pro/Pro Max主摄CIS采用48MP三层堆栈方案。经测算,2023H2 iPhone 15新机主摄使用索尼约23万片等效300mm晶圆,较14系列主摄增加约13万片,相对2022年苹果整体产能需求提升约25%。

3)乐观假设:iPhone 15全系列主摄CIS采用48MP三层堆栈方案。经测算,iPhone 15新机主摄使用索尼约28万片等效300mm晶圆,较14系列主摄增加约17万片,相对2022年苹果整体产能需求提升约34%。

风险因素:

大客户自研图像传感器的风险、市场竞争加剧、产品出货量复苏不及预期、产品价格持续下滑的风险、外协加工的风险、技术迭代的风险等。

投资策略:

我们认为,从产品迭代角度,iPhone新机将进一步强化智能手机高端机型主摄CIS “大传感器尺寸、大pixel”的升级路线,推动各厂商升级迭代;从供应链角度,索尼采用三层堆叠工艺供应A客户将占用其更多晶圆产能,安卓端或将受到一定程度的影响,国内图像传感器厂商有望抓住窗口期加速高端产品对终端品牌厂商的导入。

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