什么是传感器

世界半导体贸易统计组织（WSTS）将所有半导体按照结构功能划分为集成电路、分立器件、光电子器件与传感器四大类。

数据来源：WSTS、大象研究院整理

传感器是我们《芯片知多少》系列文章介绍的最后一种半导体器件，虽然根据世界半导体贸易统计协会2020年的统计数据传感器市场份额仅占半导体产品总市场份额的3%，但传感器的存在使得物体活了起来，有了能够感知光线、气味、压强的能力。

资料来源：纳芯微招股说明书

从系列的模拟芯片一文中我们曾经介绍过模拟信号的处理过程，模拟信号经过放大器、模数转换器（ADC）与接口后变为数字信号，随后由数字芯片进行处理。

传感器将收集模拟信号的敏感元件与后续进行微弱模拟信号处理的模拟电路甚至处理数字信号的数字芯电路集成在同一块芯片上。实现模拟信号的收集、转换、处理。

由于自然界中模拟信号种类众多，相应的传感器也种类众多，我们在本文中主要介绍CMOS图像传感器与指纹识别芯片，以及这两大领域的龙头企业韦尔股份与汇顶科技。

CMOS图像传感器

图像传感器是将光信号进行收集并转换为电信号的装置，CMOS（互补金属氧化物场效应管）则是图像传感器中最为广泛使用的工艺，具有体积小、功耗低与大规模生产等优势，在图像传感器中占有90%以上的市场份额。

CMOS图像传感器（CIS）广泛应用于智能手机、汽车与安防领域，是摄像头模组的重要组成部分，产品各下游领域的市场份额占比中，智能手机为73%，汽车为10%，安防领域为4.1%。

资料来源：公开资料

2019年CMOS图像传感器各下游领域占比

资料来源：格科微招股说明书

CIS的国内龙头企业为韦尔股份，韦尔股份原先从事半导体分销业务，通过分销业务对下游客户需求的了解逐步向设计业务拓展。2019年公司收购世界排名第三的CIS企业豪威科技切入传感器领域，2020年全球的CIS市场份额为12%。

CIS的市场竞争格局较为集中，排名前三的厂商索尼、三星与韦尔股份占有74%的市场份额。

2020年CMOS图像传感器全球竞争格局

指纹识别芯片能够片上实现指纹的图像采集、特征提取并将特征进行比对，使得下游客户能够方便的实现指纹识别的功能，近年来消费电子产品指纹识别功能的普及拉动了指纹识别芯片产业的发展。

 指纹识别芯片领域是少有的国产厂商份额占比较大的细分领域，国内上市公司汇顶科技占据近40%的市场份额，FPC与思立微（2019年被兆易创新收购）则分别占有32%与9%的市场份额。

2022年指纹识别芯片全球竞争格局

资料来源：公司官网

汇顶科技目前已打入华为、OPPO、VIVO、小米等手机品牌的产业链，几乎所有的国产品牌厂商均为汇顶的客户，但近年来由于智能手机出货量下降受到资本市场冷遇。公司正尝试其它智能传感器、语音及音频解决方案等产品，向可穿戴设备与汽车等领域转型。但由于公司目前的产品结构依然以指纹识别芯片与触控芯片为主，转型能否成功有待观察。

财务透视

韦尔股份于2019年并表北京豪威后产生CIS产品的收入，受疫情对整体智能手机市场的影响，CIS增速有所放缓且行业内竞争加剧，韦尔股份的CIS收入有所调整。

汇顶科技2016年与2019年营收出现两次爆发，2019年业绩的爆发是由于公司的光学指纹识别技术实现突破，将光学指纹传感器完整集成于OLED显示屏下，而该技术革新逐渐成为主流的指纹解锁解决方案。

2015年-2020年韦尔股份与汇顶科技营收（亿元）

数据来源：公司年报

2015年-2020年公司与主要竟对毛利率比较（%）

数据来源：公司年报

汇顶科技毛利率较高，在45%-60%的区间内，韦尔股份的CIS业务约为30%。

2016年-2020年公司与半导体各领域龙头企业研发支出占营收比例（%）

 数据来源：公司年报

韦尔股份在收购北京豪威前为半导体分销企业，研发支出占营收比重较小约为4%，收购北京豪威后以设计业务为主，研发支出占收入比重提升为约10%,在半导体各细分领域龙头中属于中游水平。

汇顶科技的研发支出占营收比重较大，近年可达到20%以上，原因在于公司产品毛利率较高，且指纹识别芯片预期将达到天花板，公司计划向可穿戴设备与汽车使用的其它智能传感器转型。公司的研发支出全部作费用化处理，冲减当期利润。