2024年格科微研究报告:格物致知,盈科后进

积极改善产品结构,CIS与显示驱动芯片双轮驱动

消费下行影响营收:22/23年,受到地缘政治、全球通胀等国内外多重因素影响,消费电子市场整体低迷, 产品出货量减少;同时,行业强烈的去库存需求导致产品价格竞争加剧,导致22/23年营收下降。

产品结构不断优化:1)手机CIS领域,23年公司实现1,300万、1,600万及3,200万像素图像传感器产品量产 出货,23年1,300万像素及以上产品线实现营收3.42亿元;2)非手机CIS领域,公司进一步提升产品规格, 继400万像素产品导入品牌客户并量产后,23年公司正式发布一款宽动态、低功耗4K图像传感器GC8613。 3)显示驱动芯片领域,LCD TDDI产品已经获得国际知名手机品牌订单,已具备AMOLED驱动芯片产品的 相关技术储备,将很快推出AMOLED显示驱动IC产品。

募投项目折旧短期影响利润,长期助力中高阶CIS产品拓展

23年,公司首次公开发行股票募集资金投资项目“12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”已达到 预定可使用状态,自年中部分产线转固开始,公司逐步对产线计提折旧,对公司当期利润影响较大。根据规 划,该募投项目新增产能主要用于生产中高阶CIS产品,是在现有业务的基础上对产品线的完善与补充。公司 创新的高像素单芯片集成技术及高性能的产品设计使得公司有能力消化本次新增产能。该项目有助于实现公 司在芯片设计端和制造端的资源整合,提升在背照式图像传感器领域的设计和工艺水平,加快研发成果产业 化的速度,有利于增强公司的核心竞争力,为公司提高市场份额、扩大领先优势奠定发展基础。

毛利率相对稳健,有望随出货结构优化继续提升

公司专注于CMOS图像传感器和显示驱动芯片的研发、设计、封测和销售环节,目前,尽管公司已实现向 Fab-lite模式的转变,但仍有部分晶圆制造及封装测试等生产环节通过委外方式进行。 23年公司受到地缘政治、全球通胀等多重因素影响,消费电子市场需求放缓,手机行业景气度降低。公司具 有传统优势的200-800万像素产品出货量减少;公司独有的高像素单芯片集成技术研发成功,自23年9月起, 1,300万及3,200万像素产品已逐步实现量产,5,000万像素产品亦实现小批量出货,1,300万像素及以上产品 出货量稳步上升,但作为新进入者,公司在定价策略上有所控制,毛利率因此下降。  20年后显示驱动芯片毛利率大幅提升主要系市场缺货影响,目前有所回落。

保持高研发投入,支持高像素产品迅速迭代

研发费用:为支持高像素产品迅速迭代,23年相关研发费用 大幅提升,从而为公司高像素产品快速进入市场并提高占有 率提供强有力的支持。  管理费用:22年管理费用同比+168.32%,主要系22年募投 项目“12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”尚 处于前期筹备建设阶段,开办费用增加;23年募投项目出开 办期,开办费用减少。 财务费用:22年变动主要系美元升值等汇率波动;23年变动 主要系公司借款增加,利息支出增加,且汇兑收益减少。

中高端产品信心充沛,股权激励制定较高的增长目标

22年,公司1,300万像素及以上产品收入尚不足500万元人民币,但随着公司独有的“高像素单芯片集成 技术”研发成功,以产品GC32E1为例,相比于市场上同规格双片堆叠式3,200万图像传感器,消除了下 层堆栈的逻辑芯片发热带来的像素热噪声,面积仅增大约8%,显著提高了晶圆面积利用率,大大改善成 本结构。公司对中高端产品增长充满信心,为实现公司战略规划、经营目标、保持综合竞争力,2023年 激励计划采用1,300万像素及以上产品线收入作为公司层面业绩考核指标,公司业绩考核目标值为1,300万 像素及以上产品线2023-2026年收入分别不低于0.50/6.00/15.00/20.00亿元;公司业绩考核触发值为 1,300万像素及以上产品线2023-2026年收入分别不低于0.40/4.80/12.00/16.00亿元。

Fab-Lite转型,保障12吋BSI产能,提升高阶CIS 研发效率

图像传感器按照应用和制造工艺分类:CMOS和CCD

根据图像传感器的应用和制造工艺,图像传感器可分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器。CMOS(互 补金属氧化物半导体)图像传感器是当今应用最普遍、重要性最高的传感器之一。其主要采用感光单元阵 列和辅助控制电路获取对象景物的亮度和色彩信号,并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的 图像信息。 CMOS图像传感器是一个高度集成的图像系统芯片。当外界光线照射到CMOS图像传感器上的时候,传感 器拥有的感光单元阵列会发生光电效应,光电效应使得阵列上的每个感光单元产生对应外界色彩和亮度的 电荷信号,之后信号会被模拟-数字转换电路转换成数字图像信号,从而还原出现实的影像。 相较于CCD(电荷耦合器件)图像传感器,CMOS图像传感器从90年代开始得到重视并开始投入大量研发 资源,逐步赶超CCD,当前已经在图像传感器市场占据绝对的主导地位。

CIS关键工艺技术概览

基于CMOS的图像传感器的工作过程如下:当可见光波长范围(400-700纳米)的光能聚集在硅衬底的光 电二极管(PD)时,硅表面接收光能形成电子-空穴对(electron-hole pair)。在此过程中产生的电子通 过浮动扩散(FD)转换成电压,然后再通过模拟到数字转换器(ADC)转换为数字数据。为了制造出使这 一系列流程成为可能的CIS产品,需要采用CIS特有的、有别于半导体存储器的关键制造工艺技术。此类工 艺技术可分为以下五大类。

CIS技术分类:根据感光元件安装位置主要分为FSI和BSI

早期的CIS产品像素采用前照式(FSI)结构,这种结构将光学结构置于基于CMOS工艺的电路上。这项技术适 用于像素尺寸为1.12μm及以上的大多数CIS解决方案,被广泛用于移动设备、闭路电视(CCTV)、行车记录 仪、数码单反相机、车用传感器等产品。 前照式结构为CMOS图像传感器的传统结构,即自上而下的五层结构,分别是透镜层、滤色片层、线路层、 感光元件层和基板层。当光从正面入射,采用FSI结构的CMOS图像传感器需要光线经过线路层的开口,方 可到达感光元件层然后进行光电转换。

采用背照式(BSI)结构的CMOS图像传感器将感光元件层的位置更换至线路层上方,感光层仅保留感光元件 的部分逻辑电路。采用背照式结构,光线可以从背面入射直接到达感光元件层,电路布线阻挡和反射等因 素带来的光线损耗大幅减少。与前照式CMOS图像传感器相比,背照式CMOS图像传感器的感光效果显著 提升,但设计和工艺难度均较大且成本较高。 借助BSI技术,1.12μm及以下像素尺寸的应用成为可能,并为1600万像素及以上的高分辨率产品开辟市场。 不同于会受到布线干扰的FSI结构,基于BSI的光学工艺有更高的自由度。得益于此,背侧深沟槽隔离(BDTI)、 W型栅格(W Grid)和空气栅格(Air Grid)等在内的各种光学像素结构被开发出来以提高产品的量子效率。

CIS技术分类:基于BSI,堆栈式结构进一步优化性能

在背照式结构的基础上,还可以进一步改良,在上层仅保留感光元件而将所有线路层移至感光元件的下层, 再将两层芯片叠在一起,芯片的整体面积被极大地缩减,又被称为堆栈式结构(Stacked)。此外,感光元件 周围的逻辑电路也相应移至底层,可有效抑制电路噪声从而获取更优质的感光效果。堆栈式结构的制作工 艺更加复杂,会导致成本进一步提升,且对晶圆代工厂有极高的技术水平要求。 传统传感器的结构是在同一基板上实现像素和电路,所以必须减小无光区域的面积以实现CIS的微型化。但 这仅实现了模拟/数字电路的基本功能,用于附加功能的附加电路非常有限。相反,堆栈传感器的结构为像 素和电路在单独的基板上实现,两个基板通过硅通孔(Through Silicon Via,简称TSV)或混合键合技术 (Hybrid bonding)完成电气连接。像素和电路堆叠在一起时,下基板上的电路使用面积可与上基板上的像 素所占面积一样多,同时可以对上基板上的像素和下基板上的电路运用独立的制程。

募投项目新增月产20,000片BSI晶圆产能

公司首次公开发行股票募集资金投资项目“12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”实施载体为格 科半导体,预计新增月产20,000片BSI晶圆产能主要用于生产中高阶CIS产品,是在现有业务的基础上对产 品线的完善与补充。公司创新的高像素单芯片集成技术及高性能的产品设计使得公司有能力消化本次新增产 能。同时,该项目还有助于实现公司在芯片设计端和制造端的资源整合,提升在背照式图像传感器领域的设 计和工艺水平,加快研发成果产业化的速度,有利于增强公司的核心竞争力,为公司提高市场份额、扩大领 先优势奠定发展基础。

24H1报告期内,格科半导体已实现800万及1,300万像素产品在自有工厂量产、5,000万像素产品小批量产, 并顺利通过临港新片区“智能工厂”认定,正式获得临港新片区智能工厂授牌。这一认定肯定了公司临港工 厂的技术创新和高效运营,也展示了公司对推动企业数字化转型升级、实现行业可持续发展的承诺。在此基 础上,后续公司将推出基于高像素单芯片集成技术的更高像素规格产品。

同时,格科半导体取得了IATF16949:2016质量管理体系认证证书。IATF16949是由国际汽车工作组 (IATF)颁布并得到国际标准组织ISO认可的主要规范汽车生产件及相关服务件的质量管理体系。本次取得 IATF16949:2016质量管理体系认证证书标志着格科半导体在汽车电子产品设计、制造及客户服务等方面 达到了国际汽车行业的高标准,为公司进入汽车前装市场、为行业提供高质量车规产品奠定坚实基础。

高端CIS产品等驱动全球CIS空间增至28年的 290亿美元;AMOLED渗透率提升等驱动中国 大陆显示驱动芯片市场增至26年的72亿美元

CIS市场规模:高端CIS产品等驱动全球CIS增至28年的290亿美元

按细分市场来看,2022年全球CIS前三大市场为:手机(134.52亿美元)、汽车(21.86亿美元)、计算 (19.68亿美元)。Yole预计2022-2028年CIS行业CAGR为5.1%,到2028年全球CIS行业达到288亿美元, 前三大市场为移动(167.20亿美元)、汽车(36.27亿美元)、安全(32.80亿美元)。 Yole数据显示,高端CIS产品和新的传感机会驱动全球CIS市场规模由2022年的213亿美元增至2028年的 290亿美元。2022-2028年CAGR较大的几大市场为:安全(CAGR为17.6%)、医疗(CAGR为10.2%)、 国防&航空(CAGR为9.6%)、汽车(CAGR为8.8%)、工业(CAGR为8.2%)。

手机CIS:量价齐升;23年索尼全球市占超55%

单个智能手机摄像头数量增多:根据观 研天下,23Q1中国上市手机中后置摄 像头个数 2 个 及 以 上 的 款 型 占 比 为 59.5%;4G手机中后置摄像头个数2个 及以上的款型占比为35.3%,5G手机中 后置摄像头个数2个及以上的款型占比 为92.1%。据预测,手机单机搭载的摄 像头数量将从22年的3.9颗增长至28年 的4.6颗。 中高端手机占比将进一步提升:中低端 机型与高端机型的高像素(>48MP) 占比持续上升或将提升CIS单机价值量。 根据观研天下,截至22Q2,中国智能 手机市场主摄像头像素超过4800万的产 品份额达59%,1300万-1400万像素的 手机份额达26%。高像素CIS出货规模 不断增长。  23年全球手机CIS市场索尼市占超55%: 根据TechInsights,在2023年全球智能 手机CIS 140亿美元的市场规模中,索 尼占据超55%的市场,三星占据超20% 市场,豪威以约7%的份额排名第三。

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