前言

Lens（鏡頭）行業(yè)過去主要由日、韓、臺(tái)三個(gè)地區(qū)廠商主導(dǎo)，與其他電子零組件一樣，Lens行業(yè)每一次變革都是下游新興應(yīng)用出現(xiàn)帶來lens技術(shù)路線的變革，每一次也都有后發(fā)廠商“冒出”實(shí)現(xiàn)彎道超車，從相機(jī)時(shí)代的日廠尼康、佳能、索尼等到功能機(jī)時(shí)代的關(guān)東辰美，再到智能機(jī)時(shí)代的塑膠之王——大立光。

2017年iPhone X應(yīng)用3D sensing，發(fā)射端部分對(duì)lens的耐熱性有較高的要求，傳統(tǒng)塑料鏡頭面臨一定障礙，lens行業(yè)或?qū)⒚媾R變革機(jī)遇。當(dāng)前，大立光、AMS、AAC、Himax等針對(duì)3D sensing Tx端發(fā)熱量大的原因都準(zhǔn)備了自己的方案，后續(xù)哪種方案能夠?qū)崿F(xiàn)性能、成本的雙贏仍需繼續(xù)觀察。但毋庸置疑是，智能機(jī)時(shí)代新的光學(xué)機(jī)遇已經(jīng)來臨，下一個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì)已經(jīng)出現(xiàn)。

另外，針對(duì)傳統(tǒng)攝像頭領(lǐng)域，Wafer Level加工技術(shù)的成熟有望提升玻璃鏡頭、hybrid鏡頭的加工效率、降低成本，后續(xù)hybrid鏡頭的滲透也有望加速。

總之，過去塑料鏡頭在手機(jī)上一統(tǒng)天下的格局正在迅速改變，lens行業(yè)變革已至，中國(guó)大陸廠商面臨機(jī)遇。

一

lens龍頭的迭代——技術(shù)變革帶來歷次彎道超車機(jī)遇

Lens行業(yè)過去主要由日、韓、臺(tái)三個(gè)地區(qū)廠商主導(dǎo)，進(jìn)入3D sensing時(shí)代后，行業(yè)或?qū)⒂瓉碜兏锏臋C(jī)遇。與其他電子零組件一樣，Lens行業(yè)每一次變革都是下游新興應(yīng)用出現(xiàn)帶來lens技術(shù)路線的變革，每一次也都有后發(fā)廠商“冒出”實(shí)現(xiàn)彎道超車。

1）相機(jī)與功能機(jī)時(shí)代，以透光性好的玻璃鏡頭為主，大立光最初也只是給尼康等代工玻璃鏡頭，此時(shí)佳能、尼康、卡爾蔡司等主流的相機(jī)玻璃鏡頭廠是全球lens的主導(dǎo)者，Kantatsu則依靠諾基亞主供的地位成為塑料鏡頭的王者。此時(shí)的***lens廠商在全球不在第一梯隊(duì)，大立光與玉晶光尚難分伯仲，規(guī)模體量在一個(gè)層次之上。

2）iPhone 2007年的推出開啟了智能手機(jī)的黃金時(shí)代，像素升級(jí)、微小化、低成本、傳統(tǒng)相機(jī)的份額持續(xù)被智能手機(jī)擠壓，塑料鏡頭工藝持續(xù)改進(jìn)成為智能手機(jī)的首選lens方案，這一時(shí)期以關(guān)東辰美為代表的日廠過于保守、客戶戰(zhàn)略失誤，導(dǎo)致基本錯(cuò)失智能手機(jī)時(shí)代大機(jī)遇，而大立光、玉晶光憑借成為iPhone核心lens供應(yīng)商，成功崛起，大立光也逐漸成為全球lens領(lǐng)域龍頭。

3）近兩年，lens升級(jí)逐漸變慢，主流旗艦機(jī)的像素都已經(jīng)達(dá)到12M甚至16M以上，再通過像素升級(jí)給消費(fèi)者帶來的邊際體驗(yàn)改善意義已不明顯，切會(huì)大幅增加成本與模組厚度。而3D sensing在iPhone X上的應(yīng)用給行業(yè)帶來了新的變革機(jī)遇，iPhone X發(fā)射端（Dot Projector）部分不強(qiáng)調(diào)成像（VCSEL發(fā)射的近紅外光，經(jīng)過光束整形器Beam Shaper形成橫截面積較大的、均勻的準(zhǔn)直光束，這是WLO的核心功能）、但會(huì)面臨發(fā)熱問題，傳統(tǒng)的純塑料鏡頭當(dāng)前面臨一定的應(yīng)用困難，蘋果應(yīng)用WLO晶圓級(jí)的工藝制成wafer lens。接收端部分，接收端也多出紅外攝像頭模塊，但紅外攝像頭lens對(duì)通光量、畸變矯正等傳統(tǒng)成像攝像頭所要求的性能容忍度較高，iPhone X一代主要由大立光及玉晶光的plastic lens供應(yīng)。據(jù)臺(tái)媒中時(shí)電子報(bào)報(bào)道，后續(xù)關(guān)東辰美也有望加入供應(yīng)體系。

資料來源：蘋果官網(wǎng)，海通證券研究所整理

可見，3D sensing尤其是發(fā)射端部分對(duì)lens的耐熱性有較高的要求，傳統(tǒng)塑料鏡頭面臨一定障礙。一旦3D sensing開始大規(guī)模應(yīng)用，lens行業(yè)或?qū)⒚媾R變革機(jī)遇。另外，3D sensing有望加速Wafer Level lens技術(shù)和工藝的成熟，后續(xù)hybrid lens的加工成本有望降低，也給傳統(tǒng)塑膠鏡頭帶來潛在的挑戰(zhàn)。

我們將通過主要廠商當(dāng)前對(duì)于3D sensing發(fā)射端光路lens的布局，展望未來光學(xué)變革中幾種潛在的主流工藝路線。

二

3D sensing Tx端對(duì)鏡頭提出新要求，主要龍頭押注方向有別

iPhoneX發(fā)射組模塊的鏡頭發(fā)熱嚴(yán)重，使得對(duì)于鏡頭的耐熱性要求提高。塑料鏡頭一直為人詬病的正是其易發(fā)熱的特點(diǎn)，過去的普通鏡頭尚可接受，但是3D感測(cè)發(fā)射端需要承受的熱量遠(yuǎn)超普通鏡頭，因此蘋果公司采用了晶圓級(jí)玻璃鏡頭WLO作為發(fā)射端鏡頭，使得大立光只拿到了接收端的鏡頭訂單，而WLO主要由AMS旗下的Heptagon供應(yīng)。

AMS：iPhone主供，Heptagon深厚積累有望保持WLO領(lǐng)導(dǎo)地位

AMS作為2017年iPhone X WLO的主要供應(yīng)商，在光學(xué)尤其是3D sensing領(lǐng)域耕耘深厚，產(chǎn)品線涵蓋VCSEL、sensor（包括色彩、明暗光、距離傳感器）、WLO、DOE甚至到整個(gè)模組組裝，能夠?qū)崿F(xiàn)高度的自制。

AMS的WLO主要由Heptagon供應(yīng)，Heptagon成立于1993年，在微型lens及封裝領(lǐng)域工藝和量產(chǎn)水平位居全球領(lǐng)先地位，截至2016年，Heptagon為客戶出貨的微型器件產(chǎn)品已經(jīng)超過20億件。

資料來源：Heptagon，海通證券研究所整理

除了供應(yīng)iPhone之外，我們從產(chǎn)業(yè)鏈了解到，AMS后續(xù)有望供應(yīng)國(guó)內(nèi)頂級(jí)手機(jī)品牌商，預(yù)計(jì)后續(xù)AMS有望繼續(xù)成為WLO乃至整個(gè)3D sensing行業(yè)重要的供應(yīng)商。

大立光依托全塑方案

若能解決耐熱問題，全塑料鏡頭或能再居高位。晶圓級(jí)鏡頭最大的優(yōu)勢(shì)就是在克服了傳統(tǒng)光學(xué)玻璃鏡頭的尺寸和一致性問題的基礎(chǔ)上，還兼具了玻璃鏡頭的耐熱性和高折射率的優(yōu)點(diǎn)，這使得其在移動(dòng)端領(lǐng)域嶄露頭角。但是，塑料鏡頭的成本優(yōu)勢(shì)依然存在，若能在一定程度上解決耐熱問題，塑料鏡頭依舊有望在后續(xù)競(jìng)爭(zhēng)中追上晶圓級(jí)玻璃鏡頭的腳步。

根據(jù)中時(shí)電子報(bào)的報(bào)道，大立光CEO林恩平近日表示，3D感測(cè)鏡頭發(fā)射端鏡頭的熱度問題，目前透過光學(xué)設(shè)計(jì)多加一片塑膠鏡片有望解決，目前已送樣中。如若能夠被iPhone應(yīng)用，我們判斷下半年新一代iPhone的3D感測(cè)鏡頭，大立光有望以全P（塑膠）設(shè)計(jì)多拿到一顆鏡頭訂單，大立光后續(xù)仍將牢固占據(jù)lens行業(yè)的龍頭地位。

WLG有望成為WLO之外的重要選擇，瑞聲科技最受益！

與傳統(tǒng)光學(xué)透鏡設(shè)計(jì)與加工普遍采用的簡(jiǎn)單流程和工藝不同，WLO工藝由于是采用半導(dǎo)體工藝和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行光學(xué)器件的制造。WLO工藝在整片玻璃晶元上，用半導(dǎo)體工藝批量復(fù)制加工鏡頭，多個(gè)鏡頭晶元壓合在一起，然后切割成單顆鏡頭，具有尺寸小、高度低、一致性好等特點(diǎn)，因此整個(gè)流程更加復(fù)雜，無論是設(shè)計(jì)流程還是加工環(huán)節(jié)，都需要更加先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路和更加精細(xì)的加工處理，因此相應(yīng)加工附加值高。另外，wafer level制成的光學(xué)透鏡間的位置精度達(dá)到nm級(jí)，我們認(rèn)為WLL工藝制成的鏡片伴隨技術(shù)、良率、成本的改善，未來有望成為標(biāo)準(zhǔn)化的光學(xué)透鏡組合的最佳選擇。

WLO晶圓級(jí)透鏡加工流程

資料來源：華天科技網(wǎng)站，海通證券研究所整理

Heptagon的WLO加工工藝

WLG瑞聲科技早在2010年收購(gòu)微型光學(xué)器件公司Kaleido 32%的股權(quán)，當(dāng)前已經(jīng)掌握WLG的工藝，并且預(yù)計(jì)在2018年實(shí)現(xiàn)5M/月的量產(chǎn)水平。相比Heptagon的WLO工藝，WLG在wafer切割之前，需要應(yīng)用專用膠水印刷到玻璃上制成非球面玻璃，而WLO則是應(yīng)用模造工藝制成非球面。另外，WLG因?yàn)槭羌儾ＡР馁|(zhì)，耐熱性相對(duì)WLO更佳。

與傳統(tǒng)的模造玻璃相比，瑞聲的WLG工藝能在2英寸晶圓上加工出30~40片鏡片，一臺(tái)WLG機(jī)器一天可以制成4k~5k的鏡片產(chǎn)能，產(chǎn)出效率相比傳統(tǒng)的模造工藝提升了一個(gè)量級(jí)。我們認(rèn)為后續(xù)WLG有望成為WLO之外的重要選擇。

himax已供應(yīng)蘋果WLO，同時(shí)面向安卓陣營(yíng)提供深度整合3D視覺方案

Himax 17H2已經(jīng)為蘋果供應(yīng)WLO產(chǎn)品。在安卓陣營(yíng)，2017年8月30日，Himax和高通宣布合作開發(fā)商業(yè)化高分辨率，低功耗SLiM 3D深度感測(cè)解決方案，有望成為安卓手機(jī)廠商的首選。高通+Himax的解決方案中，Himax參與了大部分元器件的設(shè)計(jì)、自制，包括自制DOE和WLO，設(shè)計(jì)ASIC、CIS、激光發(fā)射器IC，以及整個(gè)Tx模組的集成，其中ASIC中嵌入了高通的3D深度圖生成算法。同時(shí)，Himax還自主設(shè)計(jì)了AA設(shè)備應(yīng)用于Tx端組裝。從設(shè)備到算法到關(guān)鍵的光學(xué)組件設(shè)計(jì)及核心IC，Himax都深度參與。高通和Himax的方案優(yōu)點(diǎn)出眾，包括Rx端CIS尺寸僅僅是普通手機(jī)CIS模組的20%，超過33000個(gè)投射光斑、20~100cm范圍內(nèi)誤差率低于1%，可以說是當(dāng)前安卓陣營(yíng)中最高質(zhì)量的3D sensing SLiM方案。

高通+Himax SLiM方案的Tx端模組預(yù)計(jì)由Himax自己組裝，而接收端或?qū)⑹谴箨懩＝M廠組裝。Himax之所以有實(shí)力提供一整套解決方案、并參與大部分核心器件設(shè)計(jì)或制造，我們認(rèn)為主要是基于其在NIR CMOS sensor領(lǐng)域的深厚積淀、WLO/DOE等器件領(lǐng)域的精密制造能力以及對(duì)激光發(fā)射器模塊的組裝和測(cè)試能力。

三

總結(jié)

當(dāng)前，大立光、AMS、AAC、Himax等針對(duì)3D sensing Tx端發(fā)熱量大的原因都準(zhǔn)備了自己的方案，后續(xù)哪種方案能夠?qū)崿F(xiàn)性能、成本的雙贏仍需繼續(xù)觀察。但沒有疑問的是，智能機(jī)時(shí)代新的光學(xué)機(jī)遇已經(jīng)來臨，下一個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì)已經(jīng)出現(xiàn)。

另外，針對(duì)傳統(tǒng)攝像頭領(lǐng)域，Wafer Level加工技術(shù)的成熟有望提升玻璃鏡頭、hybrid鏡頭的加工效率、降低成本，后續(xù)hybrid鏡頭的滲透也有望加速?？傊?，過去塑料鏡頭在手機(jī)上一統(tǒng)天下的格局正在迅速改變，lens行業(yè)變革已至。