智能手机产业链分析报告版.docx
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智能手机产业链分析报告版.docx
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智能手机产业链分析报告版
2017年智能手机产业链分析报告
2017年8月出版
文本目录
图表目录
1、智能手机产业进入整合阶段,多重创新推动硬件结构升级
全球智能手机出货增速趋缓,行业进入整合期。
据IDC数据显示,2015年全球智能手机出货量14.3亿部,出货排名前5的品牌分别是三星、苹果、华为、联想及小米,
5家厂商出货量占全球智能机出货总量的56.4%。
2016年全球智能手机出货14.7亿部,排名前5的品牌分别为三星、苹果、华为、OPPO、Vivo,5家厂商出货占全球总量的
57.3%,市场格局进一步集中。
图表1:
2016年全球各品牌智能手机出货量(百万部)
图表2:
2016年全球各品牌智能手机出货量占比
硬件创新为手机厂商持续成长推动力。
和传统PC产品相比,智能手机的生命周期
只有1-2年,产品更新速度快,市场风格切换迅速,只有持续创新的企业才能生存。
苹果、华为、三星等出货量领先的手机厂商在产品模块创新上耕耘不辍,一方面引领行业发展潮流,提升产品吸引力;另一方面逐步增加产品附加值,提高企业盈利能力。
我们认为,在未来的一到两年,手机功能模块创新将成为消费电子市场发展的主要逻辑。
2、双摄像头将进入渗透率快速爬升期
单摄像头正面临着像素提升瓶颈、暗光成像效果差、对焦速度待优化等诸多问题,已无法满足消费者日益增长的拍摄需求,而双摄恰是解决这些难题的关键钥匙。
双摄像头组合通过黑白摄像头读取进光量以补偿色彩成像细节的方式,可实现暗光增强;不同视场角的双摄组合则可实现光学变焦;拉远两个摄像头的间距,又可实现景深效果及3D建模。
苹果、华为、小米、360、乐视酷派、Vivo等已纷纷在自家旗舰机中配备双摄像头,而三星联想等品牌亦走在立项待量产的路上。
我们相信双摄已成确定的产业趋势,我们预计2020E双摄手机渗透率将超过60%,全球双摄市场规模将达750亿元人民币,未来5年CAGR将达70%。
随着双摄工艺演进及算法优化,双摄成像效果将愈发突显,预计将有效刺激国内存量市场的换机需求,从而带动模组厂商出货量增长。
2.1、双摄渗透加速
在智能手机增速放缓的今天,功能及外观的边际量创新的重要性却在日益提高,
拍摄功能已然成为各大手机厂商推出的卖点。
苹果iPhone7plus搭载的双摄像头+内置
软件算法极大提升了换机需求,华为与Leica合作推出P9好评如潮,Vivo更是新推出了前置2,000万+800万像素主打自拍功能的柔光双摄手机X9。
可以明显看到,自2016年下半年起,几大国产手机厂商都提高了高端机型的占比,双摄迅速渗透,像素大幅提高。
表格1:
2016年主流双摄手机一览
与之对应的,2015年主流的双摄机型几乎只有四款,分别是360的奇酷–搭载两个1,300万像素的摄像头,HTC的OneM9+–搭载2,000万像素主摄像头+200景深探测镜头,华为的荣耀6Plus–两颗800万像素的摄像头,以及中兴AXON–1,300万像素的主摄像头+200万像素的感光景深摄像头。
由此可见,手机双摄像头的渗透率在迅速提升,并且向着更高的像素升级,种类也愈发多样。
具体包括:
1)彩色+黑白,由此提升暗光环境下的拍摄质量,华为及小米大多属于此类;2)成像+景深,可实现先拍照再聚焦,主要见于Vivo以及红米、部份华为低端机型;3)长焦+广角,两个摄像头拥有不同的覆盖视角范围,通过算法实现光学变焦功能,代表机型为iPhone7Plus及金立的最新款。
展望2017年,许多国产手机厂商已经决定将摄像头作为主打的卖点,双摄也将从高端机渗透至中端、甚至低端机型,以后摄逐渐渗透至前摄。
2.2、双摄像头为拍摄效果带来质的提升
单摄像头正面临着像素提升瓶颈、暗光成像效果差、对焦速度待优化等诸多问题,
已无法满足消费者日益增长的拍摄需求,而双摄恰是解决这些难题的关键钥匙。
RGB+Mono组合通过黑白摄像头读取进光量以补偿色彩成像细节的方式,可实现暗光增强;不同视场角的双摄组合则可实现光学变焦;拉远两个摄像头的间距,又可实现景深效果及3D建模。
双摄像头主要功能目前主流的双摄像头的功能主要可以分为两大类:
i)利用双摄像头产生立体视觉,
获得影像的景深,利用景深信息进行背景虚化、物体分割、3D扫描、辅助对焦、动作识别等应用;ii)利用左右两张不同的图片信息进行融合,以期望得到更高的分辨率、更好的色彩、动态范围等更好的图像质量。
这两类双摄像头功能对于摄像头的硬件要求有着不同的要求,前者要求两个摄像头得到像差尽量大,这样能够得到的景深精度更高,因此前者的硬件希望两个摄像头间的距离比较远才好。
而后者希望两个摄像头在空间和时间上都尽量能够接近,因此在硬件设计的时候希望两个摄像头离得比较近,这样在两个图像融合的时候才不会因为相差产生更多的错误。
但是由于摄像头无法做的完全一致,因此无论是这两类功能的哪一类,算法都希望能在得到图像的同时,能够更多的得到硬件的实际情况如姿势差和两个摄像头的镜头畸变等。
而这些信息需要平台算法和模块生产手机使用相同且方便于工程化的算法进行计算,很多牵扯到硬件本身的特性,不是简单理论计算就能解决,因此双摄像头的使用过程中算法和硬件本身结合的十分紧密,不可分割。
双摄像头中对软件硬件结合的要求远比单摄像头要高,而一般我们在看到一款使用双摄像头的手机的时候从它的硬件设计就能看出它是偏重于哪一类功能。
以下为双摄像头的主要功能:
第一类功能-利用双摄像头产生立体视觉,获得影像的景深,利用景深信息进行背景虚化、物体分割、3D扫描、辅助对焦、动作识别等应用。
景深应用。
第一类功能首先要获得当前场景的景深图,其基本原理是三角定位。
图表3:
景深概念及计算
背景虚化。
第一类功能中最典型的就是背景虚化,在景深图的基础上将不同距离的物体进行虚化,仿真大光圈相机拍摄效果。
此功能在以前的双摄中经常能见到,如HTC的后置双摄及联想前置双摄S1。
图表4:
背景虚化效果
物体分割。
目前在手机上主要用于图片的裁减,和背景替换,利用景深信息可以
更好的将不同景深的物体分割开。
图表5:
物体分割效果
3D扫描。
通过不同角度下的景深图进行建模,对景深图和算法的要求比较高。
手机上的双摄之间的距离有限往往能够得到的景深图的精度不够好,景深信息处理算法复杂在手机硬件上计算的时间长,因此目前这个功能在手机上面基本没有。
图表6:
3D扫描效果
计算目标距离辅助对焦。
利用三角定位计算景深的最简单应用。
图表7:
辅助对焦效果
3D视频及照片制作。
不同于一般的3D电影的拍摄,手机上的两个摄像头无法在图像的拍摄过程中就产生足够的视觉差,这是由于两个摄像头中间的距离和人眼不一样。
而且为了能够让人们更明显的得到3D视觉效果,往往需要算法进行增强。
图表8:
3D照片制作效果
AR增强及动作识别。
主要是利用两个摄像头进行手势或姿势的识别。
目前在市场上比较常见的就是LeapMotion还有微软的Kinect都是类似的功能。
亚马逊FirePhone曾经尝试在手机上实现类似功能,但是最终手机的供电以及空间并没有给用户良好的体验。
图表9:
动作识别效果
第二类功能-利用左右两张不同的图片信息进行融合,以期望得到更高的分辨率、更好的色彩、动态范围等更好的图像质量。
图像合成。
第二类功能都是通过将不同的图片中的不同信息,合成到一张图片中,使合成之后的图片得到更好的效果。
此类应用硬件设计中就会注意如何分别提供不同的信息。
超分辨率。
主要是利用多张图片中在高频部份不同的内容生成一张清晰的图片,双摄可以通过两张照片中不同的信息进行最后的增强。
然而传统算法生成需要的图片一般都是需要更多的图片,两张图片能够提供的不同信息还是太少,如华为的Mate6Plus号称是两颗8M可以合成13M的图像,但是实际
拍摄的图像的解析力还只是8M的水平,和消费者自己缩放一张图片并没有其么区别。
图表10:
超分辨率效果
HDR(HighDynamicRangeImaging,高动态范围成像)。
对两个摄像头设置不同的曝光参数以得到不同曝光参数的图像进行HDR合成。
以往这个功能需要通过以往一个摄像头去修改曝光时间来得到不同曝光情况下的图片,但是这种办法需要的时间长。
这不仅导致了用户体验变差,且如果场景中有运动物体或者相机有移动的话会导致鬼影的问题。
利用双摄则能避免类似的问题,但是大多数合成的过程中多数的HDR算法主要关注于亮度信息,多数的算法在颜色方面会有些失真。
图表11:
HDR效果
低光提亮及去噪。
低光提亮及去噪在算法上和HDR基本没有区别,主要是利用两颗摄像头中一颗黑白摄像头的低光下响应较好噪声较小的特性。
其优点是对于彩噪有不错的抑制性,一般能够达3个dB左右的
SNR(Signal-to-noiseRatio,信噪比)提高,但是实际拍摄的图片多数情况下效果提升有限,和有些在低光下做过特殊处理和调整的单摄系统比并没有很明显的优势。
图表12:
低光提亮及去噪效果
光学变焦。
利用一颗正常的FOV(FieldofView,视场角)摄像头模组及一颗远焦镜头的模组达到光学变焦的效果。
远焦镜头的视场角要比正常的镜头小很多,但是相同距离下图片的解析力也会高不少。
利用远焦镜头可以提供的较好的分辨率既可以在平时拍照的时候利用融合算法提高中心区域的分辨率,也可以在变焦时利用远焦的照片提高对焦后的解析力。
图表13:
光学变焦效果
2.3、预计全球双摄市场规模2020E将达750亿元人民币
我们相信双摄已成确定的产业趋势,据中商产业研究院预测,2020E全球双摄手机
渗透率将超过60%,全球双摄市场规模将达750亿元人民币,2016-20ECAGR将达70%。
随着双摄工艺演进及算法优化,双摄成像效果愈发突显,必将有效刺激国内存量市场的换机需求,从而带动模组厂商出货量增长。
且双摄模组技术含量高,模组厂商仍享受一定的溢价,量价齐升势必带来可观的毛利率增长。
图表14:
2015-20E全球智能手机双摄像头市场规模
图表15:
2015-20E年全球智能手机出货量及双摄像头渗透率
2.4、行业集中度有望进一步提升
2.4.1、生产制造工艺成熟度影响产品良率
我们认为生产制造工艺成熟度将影响产品良率,进而影响产品毛利率:
i)光学是“高技术”,而非“高科技”的学问,塑料镜片是透过塑料加热,再灌入模具中射出、成型。
设计能力优秀和生产环境稳定是基本要求。
ii)做光学镜头牵涉到多种变量,建筑物结构、设备、温度、湿度、压力、塑料材料物理特性等都会影响产品的良率和一致性。
同一台模具,遇到不同的环境、设备,或温度、湿度、压力,镜片都可能因此变形。
以温度为例,五百万像素以上的镜头,温度差1度,精度偏差1微米,所以必须恒温控制,不然质量会飘移。
因此像素越高,对于精度的要求越高,对于生产环境的要求越高。
iii)手机摄像头具有品种多、批次多、单批次数量多、定制化的特点。
镜头厂家需具备以下几种能力:
一是快速响应,满足客户定制化的研发能力;二是保证生产环境稳定,对光学各项参数准确把控的生产能力;三是满足大批量生产,产品一致性好的质量管理能力。
图表16:
多镜头提高了产品制备复杂度
2.4.2、国内手机市场对双摄需求将向大陆镜头厂商转移
行业领先的镜头厂商一方面通过持续投入光学设计研发,积累充份的手机镜头专
利,构造知识产权护城河,进一步保证自身市场份额;另一方面,通过积累精密加工
生产经验,提升产品良率,在产品毛利率水平遥遥领先对手,保持高盈利水平。
我们认为,短期内大立光(3008.TT)在手机镜头领域仍具有领先优势,但双摄对产
能的高需求将释放到其他厂商,对手机镜头市场格局产生改变。
双摄提升镜片数量,
量产良率将成为产能最大限制因素。
单颗高像素镜头采用6片镜片,双摄产品即需要
2x6片镜片,假设单颗6P镜头良率为50%,那么同等条件下2x6P镜头的良率为0.5的平方,只有25%。
大立光的产能主要贡献给苹果。
国内手机市场对于双摄的需求将向大陆镜头厂商转移,利好大陆手机镜头产业链公司。
2.4.3、主要分为共基板及共支架两种形式
在双摄模组封装方面,可分为共基板及共支架两种形式。
共基板,是指将两个摄
像头的图像传感器芯片放在同一个基板上,共享PCB及FPC引线,优点是成像效果好、
抗跌落,缺点是要求精度高、产品良率较低;共支架,分离的两个摄像头通过公共支架固定,优点是良率较高,缺点是跌落后容易移位,影响成像效果。
iPhone7Plus和华为P9均采用共基板的双摄形式。
我们认为,提升拍照成像能力是双摄的核心追求,对于中高端产品,手机厂商要求拍照功能的稳定性,因此将推进共基板形式的双摄封装形式,利好具备高精度加工能力的摄像头模组封装厂商。
图表17:
双摄共基板及共支架
2.4.4、技术及资金两大门坎将推动行业集中度提升
较单摄而言,双摄为模组封装建立了有效的技术壁垒、资金壁垒。
从技术角度看,
双摄模组封装的工艺难度大大增加,模组厂商在解决磁干扰问题、实现加工公差及同
轴度的有效管控后,还面临着颇具挑战性的良率问题。
根据第三方数据测算,从资金角度看,要达到双摄要求的精度必须采用AA制程,而模组厂若想达到1KK/M的双摄产能,姑且不计良率损失也至少需投入26台AA设备,总计需约4,000万元人民币。
我
们相信技术及资金两大门坎将让中小模组厂望而却步的同时,大型模组厂可加速攻城
略地,促进行业集中度进一步提升。
目前国内具备双摄量产案例的模组厂商仅有舜宇光学(2382.HK)、欧菲光
(002456.CH)及丘钛科技(1478.HK)这三家。
舜宇为华为P9、荣耀8等机型提供双摄模组,欧菲光则借助红米Pro实现双摄量产。
丘钛则已为360Q5及Cool1Dual独家供应双摄模组,且也是红米Pro、VivoXplay6、X9的核心供货商,成功实现“RGB+Mono”及“不对称RGBs”两套双摄解决方案的量产。
表格2:
4大双摄像头解决方案评测对比
3、3D玻璃将大大提升智能手机「颜值」
我们认为玻璃将会是未来智能手机外观结构的重大创新方向,曲面玻璃由于「颜值高」及「触感好」,开始应用于多款旗舰手机品牌,同时亦能够带来更多手机功能设计的优化空间,预计将实现快速渗透。
玻璃外观件已经在多种智能硬件中应用,未来空间巨大,复杂结构带来空间远超目前盖板,未来有望配合无线充电、光学传感器等应用。
玻璃盖板从最早的2D向3D升级,预计未来曲面显示将在智能手机中大量应用,OLED也是旗舰手机采用3D盖板的一大催化。
我们建议重视双面玻璃的设计,相信3D后盖将是国际大客户新品将采用的方案;陶瓷因为裂纹的问题未来可能不是最佳方案,
2.5D+3D预计将成为主流设计方案。
根据2017E国际大客户可能采用3D玻璃后盖,其他厂商高端机型预计将快速跟进,预计至少新增200亿元人民币市场。
3.1、审美偏好带动外观材料变化
3.1.1、金属材质仍是主流品类,硬度及重量催生新的应用形式
2007年苹果将金属元素引入智能手机设计,金属便逐渐成为手机行业的潮流。
自iPhone5采用金属边框及金属后盖的ID设计,将金属精加工引入到消费电子,行业技术进步带动金属材质的广泛应用。
由于铝金属密度小、重量轻,加工成本相对较低,在智能手机外观结构件中,铝材得到一致认可。
苹果、三星、华为等主流手机厂商纷纷推出金属材质终端产品。
常规铝材加工一般需要铝挤、初加工、纳米注塑、CNC精加工、抛光打磨、阳极氧化等多个主要流程。
图表18:
常规铝材金属后壳的工艺流程
从铝金属机壳加工来看,至少有两点因素会影响产品成本:
i)机身结构设计的复杂度–多弧面、多孤度等复杂设计延长CNC等流程加工时间,时间耗费直接体现到成本;ii)工艺复杂度–新型颜色工艺、特殊镜面效果等增加产品加工流程导致整体良率下降,成本分摊后拉高了出货产品的平均价格。
因此,结构设计不同,工艺要求不同,产品生产难度和稳定良率有差异,导致相同材质的产品最终成本价格相差较大。
这也解释了同为金属机身,为什么部份低端机的机壳成本只要100元人民币,而有些高端机壳价值200元人民币。
2012年9月苹果发布iPhone5,采用Unibody一体化铝合金机身,相比于iPhone4S采用不锈钢外框,iPhone5全铝机身硬度不够,产品上市即遇到“弯曲门”,机身更为轻薄的iPhone6遭遇同样的问题。
相比于铝,不锈钢硬度大,耐磨耐刮,材质着色稳定,跌落不易出现凹坑,对整机防护性更好,不排除苹果在2017年新品种重新选用不锈钢外框的可能性。
不锈钢虽然有诸多优点,比重大是最大缺陷。
铝的密度2.7g每立方厘米,不锈钢的密度7.9g每立方厘米,相同体积下,不锈钢材料的重量约为铝的3倍。
对于全金属
后壳或者全金属中框的结构设计,不锈钢材质过重,不符合手机轻薄化的发展潮流。
那么,既要保证外部支架结构强度,又要控制整机重量,“不锈钢外框+铝合金中框”是一种可能的发展方向。
图表19:
不锈钢外框+铝合金中框结构示意图及iPhone4S金属框架图
从外框选择上,iPhone5、6、7均采用铝合金一体化金属后壳,也带动智能手机行业金属后盖的设计潮流。
除玻璃改版以外,据PConline信息,17年iPhoneX新品有望采用不锈钢材质,类似于iPhone4S,增强机身强度。
从材质属性考虑,不锈钢的密度接近铝的3倍,中框整体全部采用不锈钢将大幅提升加工成本及机身重量。
预计将采用不锈钢外框+铝合金中框,再通过点焊及激光焊接将两种金属材质连接。
据长盈精密年报披露数据,金属中框(非普通的金属边框)产品由于支撑力强,结构复杂,工艺难度高将比金属后盖(金属壳体)产品具有更高的加工难度及工艺复杂度,单体的市场价格也会较之前的产品有明显提升,是普通铝(合金)制外壳结构件价格的
200%以上。
从产业链的信息,金属中框和后壳的价值量取决于手机厂商的设计方式,设计方
式决定细节精度要求、产品工序数量,从而决定最终产品价值量,可以说不同手机产品的金属支撑结构的价格量差别可以达到100%。
因此,iPhoneX的金属部件价值仍取
决于产品设计。
3.1.2、金属外观件渗透持续提升
金属壳已成国产中高端手机标配。
相对于传统的塑料外壳,金属外壳具有韧性高、
强度高、触感好、易上色等优势,目前已越来越受手机制造厂商青睐。
随着苹果手机
于2012年推出全金属外壳手机iPhone5以来,华为、小米等国内品牌纷纷效仿,推出金属壳手机。
2015年起,金属壳在国产手机中渗透快速提升。
据统计,2016年包括华为、小米、Vivo、OPPO等品牌机型推出的2,000元人民币以上中高端机型基本上均为金属壳。
金属壳手机在华为、小米、OPPO、Vivo四大国产品牌的渗透率均达40%以上。
表格3:
2013-16年主要国产手机金属壳渗透率
表格4:
2015-16年国产高端手机型号外壳方案一览
国产中低端智能手机采用金属壳趋势明显。
2015年下半年开始,金属外壳在国产中低端智能手机中渗透加速。
2015年,仅仅有乐视、奇酷等少量品牌推出千元左右的金属壳手机。
2016年,包括OPPO、Vivo、华为等主流品牌都推出了千元级金属壳手机。
根据GFK的研究显示,目前国内1,500元人民币以下的中低档智能手机市场占比约60%。
我们相信华为及小米千元金属壳手机会在国内其他品牌手机中起到风向标作用,2016年起金属壳手机在中低端机型中的渗透有望继续提速。
表格5:
目前采用金属外壳方案的中低端机型
3.2、玻璃壳创新将推动外观件持续增长
3.2.1、曲面玻璃有助实现外观差异化
双面玻璃结构(一面是显示屏玻璃,一面是后壳玻璃)容易实现手机产品的对称美
学,对于追求“颜值”的手机厂商及终端消费者有强大吸引力。
常见的手机玻璃形式
可分为2D平面玻璃、2.5D边缘弧面玻璃及3D曲面玻璃。
3D曲面玻璃将边缘弧度拉大,符合手掌自然弧度的人体工程学设计,外观表现上极具视觉冲击力。
图表20:
不同玻璃类型示意图
3D曲面玻璃生产工艺流程。
首先将玻璃原材料CNC加工成初步形状,然后通过热弯机将玻璃热弯出需要的弧度,其次抛光打磨和光学镀膜,最后批量产品检测出货。
和金属加工类似,玻璃后壳同样需要多道工序,生产良率对产品成本影响较大。
平面玻璃加工复杂度最低,工艺成熟,价格最低;2.5D玻璃需要边缘打磨,加工难度提高,价格居中;3D曲面玻璃需要做外形热弯处理,同时形状需要严格配合显示屏进行贴合,加工难度最高,价格最高。
市场已经有三星、华为、Vivo、小米等品牌不断尝试曲面玻璃结构。
我们预计2017E苹果新品采用双面玻璃+金属中框,对2.5D或3D玻璃的需求量翻倍,带动行业发展,利好玻璃加工产业链。
鉴于目前双面2.5D玻璃良率逐步爬升,3D玻璃良率仍旧较低,我们预计2017E开始双面2.5D玻璃逐步普及,2018E及以后3D玻璃有望逐步普及。
图表21:
3D曲面玻璃生产工艺流程
3.2.2、玻璃外壳主要推动力
我们认为通信技术的客观要求、用户体验及产业龙头的示范效应是玻璃机身回归
的主要推动力。
而双曲面玻璃能进一步消除握持的割手感,同时具有比金属机身优异
的信号穿透性,满足未来无线充电及5G需求,预计2017E玻璃外观方案将崛起。
通信技术的客观要求。
从技术角度看,双玻璃+金属中框是5G通信技术的客观要求。
从智能手机信号接收的角度来看,随着无线充电、5G等新型传输方式临近,无线频段越来越复杂,信号的屏蔽性成为金属机壳不可突破的瓶颈,手机背板材料非常有必要更换成非金属材料。
5G手机等终端的天线形成尚在研究开发中,但我们认为受手机空间限制,5G手机终端天线不太可能采用阵型式摆放。
因此,双玻璃+金属中框的外观设计方案成为一个基本确定选项。
用户体验。
从用户体验角度看,陶瓷、玻璃优于塑料,而良率及耐用性又决定了玻璃优于陶瓷。
目前能做手机外壳的非金属材料通常有聚碳酸酯(塑料)、玻璃、陶瓷、碳纤维等。
在智能手机时代之前,几乎所有的功能机都会使用塑料作为手机后盖,不管是从质感、美观度、坚硬度,遇是实用性上,塑料手机后盖的表现都不及后来出现的玻璃及陶瓷,目前主要存在于低端手机中。
陶瓷后盖的电学属性优异、硬度高、抗刮伤、手感体验好,其实2013年已经有机型开始尝试陶瓷后盖的设计,但是部份测
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