CMOS-Bildsensoren verstehen: Chinesische Hersteller werden nicht fehlen

Bildsensoren gehören heute zu den am weitesten verbreiteten und wichtigsten Sensoren. Sie verwenden hauptsächlich eine Anordnung von lichtempfindlichen Einheiten und Hilfssteuerschaltungen, um Helligkeits- und Farbsignale eines Objekts zu erfassen und durch komplexe Signal- und Bildverarbeitungstechniken digitalisierte Bildinformationen auszugeben. Die lichtempfindlichen Einheiten in einem Bildsensor verwenden typischerweise Fotodioden, um photoelektrische Signale umzuwandeln. Wenn eine Fotodiode beleuchtet wird, erzeugt sie ein Stromsignal, dessen Intensität direkt proportional zur Lichtintensität ist.

Bildsensoren sind die Kernkomponente von Mobiltelefon-Kameramodulen. Bildsensoren werden hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: CCD-Bildsensoren und CMOS-Bildsensoren. Sowohl CCD als auch CMOS verwenden Fotodioden für die photoelektrische Umwandlung, um Bilder in digitale Signale umzuwandeln. Sie unterscheiden sich jedoch in der Signalverarbeitungsschaltung, die die Fotodiode umgibt, und in den Verarbeitungsmethoden für die von den lichtempfindlichen Einheiten erzeugten elektrischen Signale. Die CMOS-Technologie (Complementary Metal Oxide Semiconductor) hat als aufstrebender Stern seit den 1990er Jahren erhebliche Aufmerksamkeit und Forschungsressourcen erhalten und holt allmählich zu CCD (Charge-Coupled Device) auf. Derzeit nimmt sie eine dominante Stellung auf dem Bildsensormarkt ein, wobei CMOS-Sensoren erhebliche Vorteile aufweisen und 90 % des Marktanteils ausmachen.

(1) Das Pixelarray des Sensors durchläuft einen photoelektrischen Effekt;

(2) Der photoelektrische Effekt bewirkt, dass jede Pixeleinheit im Pixelarray ein Ladungssignal erzeugt, das der externen Farbe und Helligkeit entspricht;

(3) Das Signal wird von einem Analog-Digital-Wandler in ein digitales Bildsignal umgewandelt;

(4) Das digitale Signal wird von einem auf demselben Chip integrierten ISP verarbeitet und dann ausgegeben. Vereinfacht ausgedrückt ist ein CMOS-Sensor wie eine Solarzellenmatrix, wobei jedes Pixel eine Zelle in der Matrix ist. Jede Zelle wird entsprechend der Helligkeit und Farbanordnung davor aufgeladen, und durch Zählen der Ladung jeder Zelle können die entsprechende Helligkeit und Farbe ermittelt und so die reale Szene wiedergegeben werden.

CMOS-Sensoren integrieren Bildabtastung und Signalwandlungsfunktionen auf einem einzigen Chip. CMOS-Bildsensoren haben in den letzten Jahren ein schnelles Wachstum erfahren und stehen kurz vor dem vollständigen Ersatz von CCD-Sensoren. Laut IC Insights machten die Umsätze von CMOS-Sensoren im Jahr 2017 89 % der gesamten Bildsensoren-Umsätze aus (im Vergleich zu nur 54 % im Jahr 2007), und die Auslieferungen machten 81 % der gesamten Bildsensoren-Auslieferungen aus. Angesichts dieses Marktanteils von 81 % im Jahr 2017 glauben wir, dass CMOS-Sensoren mit ihrer überlegenen Kosteneffizienz ihren absoluten Vorteil weiterhin beibehalten und den Marktanteil von CCDs weiter verdrängen werden.

1.CMOS-Bildsensoren nutzen Standardprozesstechnologien, die für die Massenproduktion geeignet sind, was zu deutlich geringeren Stückkosten im Vergleich zu CCDs bei der Massenproduktion führt.

2.CMOS-Sensoren integrieren die Bildaufnahmeeinheit und die Signalverarbeitungseinheit auf demselben Substrat, wodurch die Größe reduziert wird, während gleichzeitig ein geringer Stromverbrauch und eine geringe Wärmeentwicklung beibehalten werden. Dies macht sie ideal für mobile Geräte und verschiedene miniaturisierte Geräte.

3.Im Gegensatz dazu sind CCD-Sensoren nicht kostengünstig, groß, erzeugen erhebliche Wärme und verbrauchen viel Strom, was sie für die meisten aktuellen elektronischen Produkte ungeeignet macht.

Der Markt für CMOS-Bildsensoren wird voraussichtlich von 4 Milliarden US-Dollar im Jahr 2007 auf 19 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 wachsen.

Mobiltelefone sind der größte Anwendungsmarkt für CMOS-Sensoren, mit schnellem Wachstum in aufstrebenden Anwendungsbereichen wie Automobil und Sicherheit. Im Jahr 2017 entfielen auf den Markt für CMOS-Sensoren für Mobiltelefone 62 % des gesamten Anwendungsmarktes und erreichten 7,75 Milliarden US-Dollar. Es wird geschätzt, dass die Markteinnahmen von CMOS-Sensoren für Mobiltelefone bis 2022 8,6 Milliarden US-Dollar erreichen werden. In den kommenden Jahren werden Automobil-, Sicherheitsüberwachungs-, Medizin-, Spielzeug-/Gaming- und Industrieanwendungen die Haupttreiber für die schnelle Entwicklung von CMOS-Sensoren sein.

Der Automobilsektor wird zum zweitgrößten Anwendungsmarkt für CMOS-Sensoren. 3) Medizin-/Forschungsbereich: Zuvor wurden CCD-Sensoren hauptsächlich in den Bereichen Medizin und Forschung eingesetzt. Mit technologischen Fortschritten streben diese Bereiche nun jedoch danach, die meisten älteren Produkte durch kostengünstigere und leistungsfähigere CMOS-Sensoren zu ersetzen. Für diesen Anwendungsbereich wird eine jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 34 % prognostiziert, mit einem Umsatz von 867 Millionen US-Dollar im Jahr 2020.

Vor dem Hintergrund immer vielfältigerer Anwendungsszenarien für CMOS-Sensoren und ständig steigender Leistungsanforderungen von Endverbrauchern durchlaufen CMOS-Sensoren eine schnelle technologische Iteration, wobei große Hersteller häufig neue Spitzentechnologien auf den Markt bringen. Am Beispiel der Bildqualität (insbesondere in Umgebungen mit schlechten Lichtverhältnissen) und der Bildgeschwindigkeit als zwei grundlegende Anforderungen hat die Industrie eine Fülle von Lösungen vorgeschlagen:

1. Die Fähigkeit zur Bildgebung bei schwachem Licht ist entscheidend für Bildsensoren in Mobiltelefonen, Kameras und industriellen Anwendungen, insbesondere für Sicherheits- und Automobil-Bildsensoren, die einen 24/7-Betrieb erfordern. Die branchenübliche Lösung besteht darin, die Sensorgröße und die Lichteinfall zu erhöhen und damit die Fläche pro Pixel zu vergrößern. Daneben gibt es zwei weitere Methoden: die Verwendung von BSI-CMOS (rückseitig beleuchtete CMOS-Bildsensoren) und Nahinfrarot-Lichttechnologie.

Durch den Einsatz von Back-Illuminated- und Nahinfrarotlichttechnologien wird die Bildqualität von CMOS-Sensoren in Umgebungen mit schwachem Licht erheblich verbessert.

2. Hochgeschwindigkeits-Sensoren können sich bewegende Objekte besser erfassen und bieten Funktionen wie Mehrbildrauschunterdrückung, Zeitlupenvideoaufzeichnung und reduzierte Bildverzerrung. Dies ist bedeutsam für die Handykamerografie, die Verkehrsüberwachung und das autonome Fahren. Wenn eine schnelle Relativverschiebung zwischen Kamera und Motiv besteht (z. B. beim Erfassen eines Golfschwungs oder einer Laterne aus einem fahrenden Fahrzeug), treten Probleme wie gekrümmte Linien, unscharfe Bildränder und falsche Belichtung in Bildteilen auf, bekannt als Rolling-Shutter-Effekt. Die Grundursache des Rolling-Shutter-Effekts ist, dass der Bildsensor nicht alle Pixel schnell erfassen kann; daher sind Hochgeschwindigkeits-Sensoren entstanden.

Um den Rolling-Shutter-Effekt zu beheben, bietet die Industrie derzeit zwei Lösungen an: eine ist ein dreilagiger gestapelter Bildsensor, der mit DRAM ausgestattet ist und für Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefone entwickelt wurde. Dieser Sensor speichert Daten direkt im integrierten DRAM, um Hochgeschwindigkeitsfotografie und Bilderfassung zu ermöglichen. Die andere ist ein Global-Shutter-Sensor, der für industrielle Anwendungen entwickelt wurde. Im Vergleich zu herkömmlichen Rolling-Shutter-Sensoren, die zeilenweise belichten, belichtet der Global Shutter den gesamten Sensor gleichzeitig, um verzerrungsfreie Bilder von sich bewegenden Objekten aufzunehmen, was für die Bereiche maschinelles Sehen und Sicherheit von großer Bedeutung ist.

Um Hochgeschwindigkeits-Bildgebungsfähigkeiten zu erzielen, haben CMOS-Sensoren zwei Haupttechnologierouten entwickelt:

Neben den Anforderungen an Bildqualität und Geschwindigkeit gibt es im medizinischen Bereich auch Miniaturisierungsanforderungen (OmniVisions medizinischer Endoskop-CMOS-Sensor ist nur 0,5 mm quadratisch); hohe Zuverlässigkeits- und hohe Empfindlichkeitsanforderungen im Automobilbereich; und niedrige Kostenanforderungen für die breite Anwendung im Bereich des Internets der Dinge (IoT). Angetrieben sowohl durch technologische Fortschritte als auch durch sich entwickelnde Bedürfnisse, entwickeln sich CMOS-Sensoren rasant weiter.

Sony, Samsung und OmniVision führen den Markt an, heimische Hersteller konzentrieren sich auf den mittleren bis unteren Marktsegment.

CMOS-Sensoren gehören zur typischen Halbleiterindustrie, die zu einer groß angelegten Massenproduktion fähig ist und erhebliche Skaleneffekte aufweist. Allerdings sind erhebliche Vorabinvestitionen erforderlich, um Ergebnisse zu erzielen, was zu einer Situation führt, in der die Starken stark bleiben. Derzeit gibt es Dutzende von CMOS-Sensorherstellern, aber laut YOLE-Statistiken hielten 2016 die drei größten Hersteller – Sony, Samsung und OmniVision – einen kombinierten Marktanteil von 72 %, was auf eine hohe Marktkonzentration hindeutet.

Die Marktkonzentration bei CMOS-Sensoren nahm 2016 zu, wobei die drei Giganten einen kombinierten Marktanteil von 72 % hielten.

Sony behauptet fest die Spitzenposition im CMOS-Sensormarkt, dicht gefolgt von Samsung und OmniVision. Laut YOLE-Statistiken hielt der Branchenführer Sony im Jahr 2016 einen Marktanteil von 42 % und bediente mit seinen Produkten verschiedene Unterhaltungselektronik- und Industrieanwendungen, wobei er sich auf den High-End-Markt konzentrierte und über die stärksten technologischen Fähigkeiten verfügte. An zweiter Stelle folgt Samsung, das hauptsächlich den Markt für Unterhaltungselektronik bedient und weitgehend ein Eigenproduktions- und Eigenvertriebsmodell verfolgt. Technologisch liegt es dicht hinter Sony und kann bereits CMOS-Produkte auf dem gleichen Niveau wie Sony anbieten. Allerdings finden Samsungs CMOS-Sensoren in Industriezweigen relativ wenige Anwendungen. An dritter Stelle steht OmniVision Technologies mit tiefgreifender Erfahrung in industriellen Anwendungen, insbesondere im Bereich Automotive-CMOS, wo sein Marktanteil den von Sony übertrifft.

Unter den drei führenden CMOS-Sensorherstellern hat Sony einen signifikanten Größenvorteil.

In Flaggschiff- und Mainstream-Produkten verschiedener nachgelagerter Sektoren nutzen die allermeisten CMOS-Sensorlösungen dieser drei Giganten. Es ist ersichtlich, dass mehrere kürzlich beliebte Mobiltelefone CMOS-Sensoren von Sony, Samsung und OmniVision verwenden. Diese drei Hersteller kontrollieren einen großen Teil des CMOS-Sensormarktanteils im Bereich der Unterhaltungselektronik. In industriellen Anwendungen wie Automobil und Sicherheit werden im Allgemeinen Produkte von ON Semiconductor, OmniVision und Sony bevorzugt, wobei Samsungs CMOS-Sensoren typischerweise nur in seinen eigenen Endprodukten zu finden sind.

Beliebte Mobiltelefone verwenden hauptsächlich CMOS-Sensoren von Sony, Samsung und OmniVision.

Neben diesen drei Giganten, die den Mainstream-Markt dominieren, gibt es zwei weitere Akteure, die im High-End- und Low-End-Markt positioniert sind. In Bezug auf die Marktgröße und die nachgelagerte Kundenbasis können sie jedoch nicht mit dem Mainstream-Markt verglichen werden. In den letzten beiden Abschnitten werden wir zunächst die CMOS-Sensoren von Sony, Samsung und einigen heimischen Herstellern vorstellen. Wir werden uns in Kapitel 3 auf OmniVision konzentrieren.

Die drei größten CMOS-Sensorhersteller unterscheiden sich erheblich in Bezug auf das Versandvolumen und den ASP.

I. Sony: Technologisch führend, fest an der Spitze

Das CMOS-Sensorgeschäft, das zur Halbleitersparte von Sony gehört, hat sich zu einem der profitabelsten Eckpfeiler von Sony entwickelt. Schon vor der weit verbreiteten Einführung von CMOS-Bildsensoren wurden Sonys CCD-Bildsensoren aufgrund ihrer Vorteile bei Empfindlichkeit und Signal-Rausch-Verhältnis in Überwachungs-, Transport- und anderen Bereichen eingesetzt. Da sich CMOS-Bildsensoren allmählich zum Mainstream entwickelt haben, führt Sony weiterhin den Markt an und stützt sich dabei auf seine starken technologischen Fähigkeiten, die es während der CCD-Ära aufgebaut hat. Im Jahr 2016 erreichten die CMOS-Sensorverkäufe 4,858 Milliarden US-Dollar, was 70 % des Umsatzes der gesamten Halbleitersparte ausmachte. Im Geschäftsjahr 2017 (1. April 2017 bis 31. März 2018) erzielte Sonys Halbleitergeschäft, angetrieben durch starke CMOS-Verkäufe, einen Umsatz von 850 Milliarden Yen (ca. 7,79 Milliarden US-Dollar), ein Anstieg von 10 % gegenüber dem Vorjahr; der Betriebsgewinn erreichte mit 164 Milliarden Yen (ca. 1,5 Milliarden US-Dollar) einen Rekordwert.

Nach Jahren der Entwicklung hat sich Sony zu einem Technologieführer in der Branche entwickelt. Das Unternehmen zeichnet sich durch überlegene Produktleistung, einen stetigen Strom an neuen Technologien und schnelle Iterationen aus, was es Konkurrenten erschwert, seine Spitzenposition kurzfristig herauszufordern. Im Bereich der Unterhaltungselektronik ist Sonys repräsentativste Technologie die gestapelte Sensortechnologie. Gestapelte Sensoren wurden von Herstellern mobiler Geräte sofort angenommen, und Sony entwickelte weiter einen dreischichtigen gestapelten Sensor mit DRAM.

Sony leistete Pionierarbeit bei der gestapelten Sensortechnologie.

In industriellen Anwendungen verfügt Sony über zwei Haupttechnologien: STARVIS und Pregius. STARVIS, das hauptsächlich im Sicherheitsbereich eingesetzt wird, ist eine Technologie, die die Empfindlichkeit von rückseitig beleuchteten CMOS-Sensoren weiter verbessert. Sie erhöht nicht nur die Empfindlichkeit bei sichtbarem Licht, sondern verbessert auch die Nutzungseffizienz eines breiten Wellenlängenbereichs, wie z. B. Nahinfrarotlicht, das häufig in Überwachungskameras verwendet wird. Pregius, Sonys Bezeichnung für seine Global Shutter-Technologie, funktioniert durch das Hinzufügen von Speichereinheiten unter jedem Pixel. Während der Belichtung werden alle Pixel gleichzeitig belichtet und die Informationen in den entsprechenden Speichereinheiten gespeichert, um den Rolling-Shutter-Effekt zu vermeiden. Diese Technologie wird hauptsächlich in der industriellen maschinellen Bildverarbeitung eingesetzt.

Sonys STARVIS-Technologie verbessert die CMOS-Empfindlichkeit weiter.

In Bezug auf Produkte hat Sony die branchenweit umfassendste CMOS-Produktlinie etabliert, die verschiedene Bereiche abdeckt und einen starken Marktanteil im mittleren bis oberen Segment hält. Im Bereich der Unterhaltungselektronik sind Sony CMOS-Sensoren zur gängigsten Wahl für große Hersteller und ein Standardmerkmal in High-End-Produkten geworden, sei es für Mobiltelefone oder Kameras. Beispielsweise war die CMOS-Serie IMX400, die in der zweiten Jahreshälfte 2017 auf den Markt kam, sofort bei großen Herstellern begehrt. Das Huawei P20 Pro, das Anfang dieses Jahres mit seinen herausragenden fotografischen Fähigkeiten glänzte, verwendet ebenfalls Sonys neuesten IMX600-Sensor. In den meisten Industriesektoren, insbesondere in Nischenbereichen wie Sicherheit und industrieller Bildverarbeitung, ist Sony ebenfalls führend. Nur in einigen High-End-Bereichen liegt es noch hinter etablierten Anbietern von industriellen Bildsensoren wie Teledyne Dalsa, ON Semiconductor und e2v zurück.

II. Samsung: Nutzung von Gruppenressourcen, um im Verbrauchersektor an Bedeutung zu gewinnen

Die CMOS-Sensoren für Verbraucher von Samsung haben stets mit Sony Schritt gehalten und den technologischen Abstand allmählich verringert. Nun kann Samsung, wann immer Sony einen neuen CMOS-Sensor für Mobiltelefone auf den Markt bringt, schnell mit einem Produkt mit ähnlicher Leistung nachziehen. So brachte Samsung kurz nach der Veröffentlichung von Sonys dreischichtigem gestapeltem CMOS-Sensor IMX400 den konkurrierenden S5K2L3 auf den Markt und setzte ihn in seinen Flaggschiff-Handys der S- und Note-Serie ein, was eine hervorragende Leistung zeigte. In den letzten Jahren hat Samsung für die Hauptkamera-CMOS-Sensoren seiner Flaggschiff-Handys ein gemischtes Lieferprinzip verfolgt und in verschiedenen Regionen und Versionen des Telefons sowohl die IMX-Serie von Sony als auch die ISOCELL-Sensoren von Samsung verwendet.

Im Jahr 2013 führte Samsung die ISOCELL-Technologie ein, die zu einer deutlichen Verbesserung der Leistung seiner CMOS-Sensoren führte. Tatsächlich waren Samsung-Sensoren vor dem Galaxy S5 hauptsächlich in Einsteiger-Smartphones für rund 1000 Yuan zu finden. Danach integrierte Samsung die ISOCELL-Technologie in das Galaxy S5, und seine Leistung erlangte Marktanerkennung. Gleichzeitig mit einer Knappheit an Sony CMOS-Sensoren wurden die bereits bekannten Samsung CMOS-Sensoren beworben, und heimische Hersteller wie Huawei, Meizu, Xiaomi und OPPO begannen, sie in einigen Modellen zu verwenden. Dies öffnete Samsung CMOS-Sensoren den Weg in den mittleren bis oberen Markt.

Samsungs ISOCELL-Technologie reduziert Übersprechen zwischen Pixeln.

Jedoch hinkt Samsung in industriellen Anwendungen seinen Konkurrenten hinterher. Im Bereich der Automobil-CMOS-Sensoren liegt Samsungs Marktanteil bei fast null. In anderen industriellen Anwendungen wie der Sicherheit werden Samsungs CMOS-Sensoren im Wesentlichen selbst produziert und selbst verkauft. Das CMOS-Geschäft von Samsung wird jedoch vom gesamten Samsung-Konzern unterstützt, und sein Anwendungspotenzial über verschiedene Produktlinien hinweg ist beträchtlich. Mit den starken finanziellen Mitteln und der Unterstützung des Samsung-Konzerns wird erwartet, dass das CMOS-Sensor-Geschäft von Samsung in Zukunft eine stärkere Wettbewerbsfähigkeit aufbauen wird.

Inländische CMOS-Hersteller:

Zielt hauptsächlich auf den Niedrig- bis Mittelklassemarkt ab, entwickelt aktiv unabhängige Technologien

Im Allgemeinen hinken inländische CMOS-Sensorhersteller in Bezug auf Umfang und Technologie ausländischen Herstellern noch hinterher, wobei ihre Produkte hauptsächlich im Niedrig- bis Mittelklassesegment der Unterhaltungselektronik eingesetzt werden. Einige führende inländische CMOS-Sensorhersteller wie Superpix und Galaxycore erweitern jedoch schrittweise ihren Marktanteil und dringen durch ihre unabhängigen Kerntechnologien in den Mittel- bis Hochklassemarkt vor.

I. Superpix

Gegründet im Jahr 2004, ist Superpix Microelectronics Technology Co., Ltd. ein fabless Hersteller, der sich auf die Forschung und Entwicklung sowie den Vertrieb von CMOS-Bildsensoren spezialisiert hat. Basierend auf seinen unabhängigen Kerntechnologien, der "SuperPix" Signalverarbeitungstechnologie und der "SuperImage" Technologie, hat das Unternehmen eine große Anzahl von heimisch führenden CMOS-Bildprozessoren entwickelt. Das Unternehmen konzentriert sich auf Low-Pixel-CMOS-Produkte, wobei die Hauptprodukte 300.000 Pixel, 1,3 Millionen Pixel, 2 Millionen Pixel und 5 Millionen Pixel umfassen. Diese Produkte sind relativ preiswert und erfreuen sich hoher Akzeptanz im Niedrig- bis Mittelklassemarkt und werden häufig in Mobiltelefonkameras, Tablet-Kameras und Computerkameras eingesetzt.

Nachdem Smartisan eine Basis im Niedrig- bis Mittelklassemarkt etabliert hat, strebt das Unternehmen nun eine Expansion in den Mittel- bis Hochklassemarkt an. Nach 2015 entwickelte das Unternehmen 8-Megapixel- und 12-Megapixel-Chip-Produkte und brachte sie erfolgreich auf den Markt, was auf eine gute Resonanz stieß. Seine CMOS-Produkte sind auch in die Lieferkette einiger beliebter Mobiltelefone, wie z. B. des 360 N7 Telefons, eingegangen. Smartisans Hauptprodukte

Zusätzlich zu den oben genannten Anwendungsbereichen hat Smartisan einige innovative Ergebnisse in der Forschung und Entwicklung von hochwertigen Spezial-Sensorchips für Fingerabdruckerkennung, Iriserkennung, medizinische Bildgebung und Vermessung erzielt:

(1) In Zusammenarbeit mit Partnern hat Smartisan erfolgreich einen hochpräzisen optischen Fingerabdruckerkennungssensorchip und ein ultradünnes optisches Fingerabdruckerkennungsmodul entwickelt. Diese Technologie bietet eine höhere Auflösung und Lebenderkennung, was die Sicherheit der Fingerabdruckerkennung erheblich verbessert.

(2) Iriserkennungs-Bildsensorchips werden von Partnern in neuen Produkten wie Iriserkennungs-Mobiltelefonen, Iriserkennungs-Tablets und intelligenten Türschlössern eingesetzt.

(3) Medizinische Endoskop-CMOS-Bildsensorchips werden in medizinischen Geräten wie minimalinvasiven Herz-Kreislauf-Operationen und Gastroskopien eingesetzt.

(4) CMOS-Bildsensorchips für Beobachtungsgeräte werden in heimisch produzierten Beobachtungsgeräten eingesetzt.

(5) Machine-Vision-Chips werden in Bereichen wie Lesestiften, Drohnen-Schwebepositionierung und industrieller Entfernungsmessung eingesetzt.

Das Unternehmen wurde 2015 an der National Equities Exchange and Quotations (NEEQ) notiert und ist eines der Zielunternehmen in der laufenden Restrukturierung von Will Semiconductor. Der Betriebsumsatz des Unternehmens im Jahr 2016 und 2017 betrug 461 Millionen RMB bzw. 462 Millionen RMB, mit Nettogewinnen von 2,92 Millionen RMB bzw. -14,88 Millionen RMB. Der Hauptgrund für den Gewinnrückgang ist die Verlangsamung des Mobilfunkmarktes, die die Nachfrage nach CMOS-Produkten im mittleren bis unteren Segment schwächte. Der intensive Wettbewerb im mittleren bis unteren Marktsegment führte zu einem Rückgang der Produktpreise und Bruttogewinnmargen, was sich auf die Gewinne auswirkte.

Spicores jüngste Leistung und Bruttogewinnmarge

GalaxyCore wurde 2003 gegründet und beschäftigt sich hauptsächlich mit dem Design, der Entwicklung und dem Vertrieb von CMOS-Bildsensoren, LCD-Treiberchips, High-End-Embedded-Multimedia-SOC-Chips und Anwendungssystemen. Ursprünglich begann GalaxyCore mit CMOS-Sensoren für Computerkameras und trat 2007 in den Mobiltelefonmarkt ein. Durch das schnelle Wachstum des chinesischen Mobiltelefonmarktes eroberte es schnell den mittleren bis unteren Markt.

Im Jahr 2014 lieferte GalaxyCore über 940 Millionen CMOS-Bildsensoren und über 100 Millionen LCD-Treiberchips aus, mit einem Gesamtumsatz von über 350 Millionen US-Dollar. Das Unternehmen belegte den ersten Platz bei den CMOS-Bildsensor-Lieferungen in China und den zweiten Platz weltweit. Allerdings scheiterte Galaxycores Vorstoß in den High-End-Markt anschließend, während es im Mid-to-Low-End-Markt starker Konkurrenz durch Unternehmen wie Smartsens ausgesetzt war.

Galaxycores bedeutender technologischer Durchbruch

Weitere wichtige heimische CMOS-Hersteller sind BYD Microelectronics, Changguang Chenxin und Ruixin Microelectronics.

Etablierter Hersteller OmniVision ist bereit für den Aufstieg

OmniVision, das zuvor von heimischem Kapital übernommen wurde, ist ebenfalls ein bedeutender Akteur im Sensorbereich. Aufgrund seiner einzigartigen Position werden wir es hier separat behandeln.

OmniVision (OV) wurde 1995 in Kalifornien, USA, gegründet und ist ein führender Anbieter von digitalen Bildverarbeitungslösungen. Seine CMOS-Bildsensoren der Serien CameraChip und AmeraCubeChip werden häufig in Konsum- und Industrieanwendungen eingesetzt. OmniVision ging im Jahr 2000 an die NASDAQ. Ein chinesisches Konsortium schloss 2016 die Privatisierung von OmniVision ab und plante die Notierung am A-Aktienmarkt. Im Mai 2018 kündigte Will Semiconductor die Wiederaufnahme seiner Übernahme von OmniVision an.

OmniVision hält etwa 12 % Marktanteil im CMOS-Sensormarkt und übertrifft damit die Wettbewerber der zweiten Reihe deutlich. Die CMOS-Sensorumsätze von OmniVision erreichten 2015 und 2016 1,25 Milliarden US-Dollar bzw. 1,44 Milliarden US-Dollar (laut YOLE-Statistiken) und repräsentierten Marktanteile von 12,2 % bzw. 12,4 %. Diese Größenordnung ist nur von Sony und Samsung übertroffen und doppelt so hoch wie die von ON Semiconductor, das auf dem vierten Platz liegt.

Die nachgelagerten Anwendungen des Unternehmens umfassen hauptsächlich Smartphones, Automobilkameras, medizinische Kameras, Überwachungsgeräte, Drohnen und VR/AR-Kameras. Laut einem Marktbericht für CCD/CMOS-Bildsensoren, der von BDO erstellt wurde, hält OmniVision einen Marktanteil von 56 % im Sicherheitssektor und einen Marktanteil von 29 % im Automobilsektor. Darüber hinaus verzeichnet OmniVision ein schnelles Wachstum in vielen aufstrebenden Bereichen wie der medizinischen Bildgebung, dem Internet der Dinge (IoT) und spezialisierten Anwendungen.

Als langjähriger etablierter Hersteller im CMOS-Bereich verfügt OmniVision über branchenführende technologische Stärke. Ende Mai 2018 besaß OmniVision 4.060 Patente; seine F&E-Investitionen im Jahr 2017 überstiegen 1 Milliarde RMB und machten mehr als 10 % seines Betriebsumsatzes aus; und es hat Niederlassungen und F&E-Zentren an mehreren Standorten weltweit gegründet, was ihm die Stärke verleiht, mit Unternehmen wie Sony zu konkurrieren.

CMOS-Sensoren sind die Haupteinnahmequelle von OmniVision und machen seit drei Jahren über 94 % des Kerngeschäfts aus, mit einer stetigen Steigerung der Bruttogewinnmarge von 16,54 % im Jahr 2016 auf 24,83 % in den ersten fünf Monaten des Jahres 2018. ASIC-Chips, die hauptsächlich zur Unterstützung von CMOS-Sensoren verwendet werden, weisen eine hohe Bruttogewinnmarge auf und zeigen einen klaren Aufwärtstrend. Im Gegensatz dazu ist die Bruttogewinnmarge von Liquid-Crystal-on-Silicon (LCOS)-Projektionsdisplay-Chips aufgrund von Produktstruktur-Anpassungen und der noch in der Integrationsphase befindlichen neuen Produkte erheblich gesunken; die Bruttogewinnmarge von Camera-Cube-Chips ist negativ, hauptsächlich aufgrund hoher Anlagenabschreibungskosten. Diese beiden Produktkategorien machen einen sehr geringen Prozentsatz des Geschäfts des Unternehmens aus und werden keinen wesentlichen Einfluss auf die Rentabilität des Unternehmens haben.

Vor 2011 war OmniVision führend auf dem CMOS-Sensormarkt, sah sich aber anschließend starker Konkurrenz gegenüber. Sonys Marktanteil lag 2010 nur bei etwa 7 %, aber da OmniVision 2011 die Aufträge für das iPhone von Apple verlor und viele High-End-Flaggschiff-Handys anschließend zu Sony wechselten, erlebten Sonys Sensoren nach 2011 ein rasantes Wachstum, wobei sein Marktanteil kontinuierlich stieg und es ab 2014 sogar zu Lieferengpässen kam. Samsung nutzte diese Gelegenheit erfolgreich, um in den relativ knappen Markt für 13-Megapixel-Sensoren einzusteigen, fand breite Akzeptanz bei zahlreichen Mobiltelefonmarken und überholte OmniVision, um zum zweitgrößten Akteur zu werden. Im Niedrigpreissegment sah sich OmniVision auch der Konkurrenz durch chinesische und koreanische Hersteller gegenüber. Glücklicherweise konnte OmniVision dank seiner hervorragenden Technologie seinen Marktanteil halten und den Abstand zu den zweitplatzierten Akteuren auf dem Markt allmählich vergrößern.

Kürzlich unternahm Will Semiconductor einen weiteren Übernahmeversuch gegen OmniVision. Im Gegensatz zu Sony und Samsung verfügt OmniVision nicht über eigene Gießereien oder ein dahinterstehendes Geschäftsimperium. Daher hatte OmniVision oft Probleme mit unzureichender Produktionskapazität und Technologiediebstahl durch seine Gießereien. Wenn sich OmniVision mit Will Semiconductor zusammenschließt, wird erwartet, dass es seine tiefe Integration in den chinesischen Kapitalmarkt nutzt, um sich besser auf technologische Innovationen, den Aufbau von Partnerschaften und die Kapitalbeschaffung zu konzentrieren. Dies würde es ihnen ermöglichen, ein stabiles Gießerei-, Verpackungs- und Testsystem aufzubauen, sich mit einer großen Anzahl inländischer Kunden zu vernetzen und die enormen Entwicklungschancen im Bereich der CMOS-Sensoren zu nutzen, was eine neue Ära der Entwicklung einläuten würde.