镜头行业变革已至

前言

Lens（镜头）行业过去主要由日、韩、台三个地区厂商主导，与其他电子零组件一样，Lens 行业每一次变革都是下游新兴应用出现带来 lens 技术路线的变革，每一次也都有后发厂商“冒出”实现弯道超车，从相机时代的日厂尼康、佳能、索尼等到功能机时代的关东辰美，再到智能机时代的塑胶之王——大立光。

 

2017 年 iPhone X 应用 3D sensing，发射端部分对 lens 的耐热性有较高的要求，传统塑料镜头面临一定障碍，lens 行业或将面临变革机遇。当前，大立光、AMS、AAC、Himax 等针对 3D sensing Tx 端发热量大的原因都准备了自己的方案，后续哪种方案能够实现性能、成本的双赢仍需继续观察。但毋庸置疑是，智能机时代新的光学机遇已经来临，下一个弯道超车的机会已经出现。

 

另外，针对传统摄像头领域，Wafer Level 加工技术的成熟有望提升玻璃镜头、hybrid 镜头的加工效率、降低成本，后续 hybrid 镜头的渗透也有望加速。

 

总之，过去塑料镜头在手机上一统天下的格局正在迅速改变，lens 行业变革已至，中国大陆厂商面临机遇。

 

一

lens 龙头的迭代——技术变革带来历次弯道超车机遇

Lens 行业过去主要由日、韩、台三个地区厂商主导，进入 3D sensing 时代后，行业或将迎来变革的机遇。与其他电子零组件一样，Lens 行业每一次变革都是下游新兴应用出现带来 lens 技术路线的变革，每一次也都有后发厂商“冒出”实现弯道超车。

 

1）相机与功能机时代，以透光性好的玻璃镜头为主，大立光最初也只是给尼康等代工玻璃镜头，此时佳能、尼康、卡尔蔡司等主流的相机玻璃镜头厂是全球 lens 的主导者，Kantatsu 则依靠诺基亚主供的地位成为塑料镜头的王者。此时的中国台湾 lens 厂商在全球不在第一梯队，大立光与玉晶光尚难分伯仲，规模体量在一个层次之上。

 

2）iPhone 2007 年的推出开启了智能手机的黄金时代，像素升级、微小化、低成本、传统相机的份额持续被智能手机挤压，塑料镜头工艺持续改进成为智能手机的首选 lens 方案，这一时期以关东辰美为代表的日厂过于保守、客户战略失误，导致基本错失智能手机时代大机遇，而大立光、玉晶光凭借成为 iPhone 核心 lens 供应商，成功崛起，大立光也逐渐成为全球 lens 领域龙头。

 

3）近两年，lens 升级逐渐变慢，主流旗舰机的像素都已经达到 12M 甚至 16M 以上，再通过像素升级给消费者带来的边际体验改善意义已不明显，切会大幅增加成本与模组厚度。而 3D sensing 在 iPhone X 上的应用给行业带来了新的变革机遇，iPhone X 发射端（Dot Projector）部分不强调成像（VCSEL 发射的近红外光，经过光束整形器 Beam Shaper 形成横截面积较大的、均匀的准直光束，这是 WLO 的核心功能）、但会面临发热问题，传统的纯塑料镜头当前面临一定的应用困难，苹果应用 WLO 晶圆级的工艺制成 wafer lens。接收端部分，接收端也多出红外摄像头模块，但红外摄像头 lens 对通光量、畸变矫正等传统成像摄像头所要求的性能容忍度较高，iPhone X 一代主要由大立光及玉晶光的 plastic lens 供应。据台媒中时电子报报道，后续关东辰美也有望加入供应体系。

 

资料来源：苹果官网，海通证券研究所整理

 

可见，3D sensing 尤其是发射端部分对 lens 的耐热性有较高的要求，传统塑料镜头面临一定障碍。一旦 3D sensing 开始大规模应用，lens 行业或将面临变革机遇。另外，3D sensing 有望加速 Wafer Level lens 技术和工艺的成熟，后续 hybrid lens 的加工成本有望降低，也给传统塑胶镜头带来潜在的挑战。

我们将通过主要厂商当前对于 3D sensing 发射端光路 lens 的布局，展望未来光学变革中几种潜在的主流工艺路线。

 

二

3D sensing Tx 端对镜头提出新要求，主要龙头押注方向有别

iPhoneX 发射组模块的镜头发热严重，使得对于镜头的耐热性要求提高。塑料镜头一直为人诟病的正是其易发热的特点，过去的普通镜头尚可接受，但是 3D 感测发射端需要承受的热量远超普通镜头，因此苹果公司采用了晶圆级玻璃镜头 WLO 作为发射端镜头，使得大立光只拿到了接收端的镜头订单，而 WLO 主要由 AMS 旗下的 Heptagon 供应。

 

AMS：iPhone 主供，Heptagon 深厚积累有望保持 WLO 领导地位

AMS 作为 2017 年 iPhone X WLO 的主要供应商，在光学尤其是 3D sensing 领域耕耘深厚，产品线涵盖 VCSEL、sensor（包括色彩、明暗光、距离传感器）、WLO、DOE 甚至到整个模组组装，能够实现高度的自制。

 

AMS 的 WLO 主要由 Heptagon 供应，Heptagon 成立于 1993 年，在微型 lens 及封装领域工艺和量产水平位居全球领先地位，截至 2016 年，Heptagon 为客户出货的微型器件产品已经超过 20 亿件。

 

资料来源：Heptagon，海通证券研究所整理

 

除了供应 iPhone 之外，我们从产业链了解到，AMS 后续有望供应国内顶级手机品牌商，预计后续 AMS 有望继续成为 WLO 乃至整个 3D sensing 行业重要的供应商。

 

大立光依托全塑方案

若能解决耐热问题，全塑料镜头或能再居高位。晶圆级镜头最大的优势就是在克服了传统光学玻璃镜头的尺寸和一致性问题的基础上，还兼具了玻璃镜头的耐热性和高折射率的优点，这使得其在移动端领域崭露头角。但是，塑料镜头的成本优势依然存在，若能在一定程度上解决耐热问题，塑料镜头依旧有望在后续竞争中追上晶圆级玻璃镜头的脚步。

 

根据中时电子报的报道，大立光 CEO 林恩平近日表示，3D 感测镜头发射端镜头的热度问题，目前透过光学设计多加一片塑胶镜片有望解决，目前已送样中。如若能够被 iPhone 应用，我们判断下半年新一代 iPhone 的 3D 感测镜头，大立光有望以全 P（塑胶）设计多拿到一颗镜头订单，大立光后续仍将牢固占据 lens 行业的龙头地位。

 

WLG 有望成为 WLO 之外的重要选择，瑞声科技最受益！

与传统光学透镜设计与加工普遍采用的简单流程和工艺不同，WLO 工艺由于是采用半导体工艺和设计思路进行光学器件的制造。WLO 工艺在整片玻璃晶元上，用半导体工艺批量复制加工镜头，多个镜头晶元压合在一起，然后切割成单颗镜头，具有尺寸小、高度低、一致性好等特点，因此整个流程更加复杂，无论是设计流程还是加工环节，都需要更加先进的设计思路和更加精细的加工处理，因此相应加工附加值高。另外，wafer level 制成的光学透镜间的位置精度达到 nm 级，我们认为 WLL 工艺制成的镜片伴随技术、良率、成本的改善，未来有望成为标准化的光学透镜组合的最佳选择。

 

WLO 晶圆级透镜加工流程

资料来源：华天科技网站，海通证券研究所整理

 

Heptagon 的 WLO 加工工艺

资料来源：Heptagon，海通证券研究所整理

 

WLG 瑞声科技早在 2010 年收购微型光学器件公司 Kaleido 32%的股权，当前已经掌握 WLG 的工艺，并且预计在 2018 年实现 5M/ 月的量产水平。相比 Heptagon 的 WLO 工艺，WLG 在 wafer 切割之前，需要应用专用胶水印刷到玻璃上制成非球面玻璃，而 WLO 则是应用模造工艺制成非球面。另外，WLG 因为是纯玻璃材质，耐热性相对 WLO 更佳。

 

与传统的模造玻璃相比，瑞声的 WLG 工艺能在 2 英寸晶圆上加工出 30~40 片镜片，一台 WLG 机器一天可以制成 4k~5k 的镜片产能，产出效率相比传统的模造工艺提升了一个量级。我们认为后续 WLG 有望成为 WLO 之外的重要选择。

 

himax 已供应苹果 WLO，同时面向安卓阵营提供深度整合 3D 视觉方案

Himax 17H2 已经为苹果供应 WLO 产品。在安卓阵营，2017 年 8 月 30 日，Himax 和高通宣布合作开发商业化高分辨率，低功耗 SLiM 3D 深度感测解决方案，有望成为安卓手机厂商的首选。高通+Himax 的解决方案中，Himax 参与了大部分元器件的设计、自制，包括自制 DOE 和 WLO，设计 ASIC、CIS、激光发射器 IC，以及整个 Tx 模组的集成，其中 ASIC 中嵌入了高通的 3D 深度图生成算法。同时，Himax 还自主设计了 AA 设备应用于 Tx 端组装。从设备到算法到关键的光学组件设计及核心 IC，Himax 都深度参与。高通和 Himax 的方案优点出众，包括 Rx 端 CIS 尺寸仅仅是普通手机 CIS 模组的 20%，超过 33000 个投射光斑、20~100cm 范围内误差率低于 1%，可以说是当前安卓阵营中最高质量的 3D sensing SLiM 方案。

 

 

 

高通+Himax SLiM 方案的 Tx 端模组预计由 Himax 自己组装，而接收端或将是大陆模组厂组装。Himax 之所以有实力提供一整套解决方案、并参与大部分核心器件设计或制造，我们认为主要是基于其在 NIR CMOS sensor 领域的深厚积淀、WLO/DOE 等器件领域的精密制造能力以及对激光发射器模块的组装和测试能力。

 

 

三

总结

当前，大立光、AMS、AAC、Himax 等针对 3D sensing Tx 端发热量大的原因都准备了自己的方案，后续哪种方案能够实现性能、成本的双赢仍需继续观察。但没有疑问的是，智能机时代新的光学机遇已经来临，下一个弯道超车的机会已经出现。

 

另外，针对传统摄像头领域，Wafer Level 加工技术的成熟有望提升玻璃镜头、hybrid 镜头的加工效率、降低成本，后续 hybrid 镜头的渗透也有望加速。总之，过去塑料镜头在手机上一统天下的格局正在迅速改变，lens 行业变革已至。