Marktbericht für organische CMOS-Bildsensoren: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Bildverarbeitung (2D-Sensor, 3D-Sensor), Array-Typ (Lineare Bildsensoren, Flächenbildsensoren), Anwendungen (3D-Bildgebung, Video, Maschinelles Sehen, Biometrie, Sonstige), Branchen (Unterhaltungselektronik, Automobilindustrie, Medizin und Biowissenschaften, Sicherheit und Überwachung, Robotik, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für organische CMOS-Bildsensoren

Bessere Leistung bei schwachem Licht und Temperaturschwankungen

Anwendungen im Außenbereich, die CMOS-Sensoren für die Bildverarbeitung nutzen, stehen vor verschiedenen Herausforderungen wie schwachem Licht, schwankenden Temperaturen und unvorhersehbarem Wetter. Der organische CMOS-Bildsensor kann diese Schwierigkeiten überwinden, da er gleichzeitig zwischen verschiedenen Bildmodi umschalten kann, ohne die Auflösung zu beeinträchtigen, und so sowohl sichtbares als auch nahinfrarotes (NIR) Licht erfasst. Der neuartige Sensor besteht aus zwei organischen Schichten: Die untere Schicht ist empfindlich für NIR-Licht, die obere für sichtbares Licht. Dadurch eignet er sich besonders für Anwendungen in der Bildverarbeitung bei schwachem Licht oder für sich sehr schnell bewegende Objekte. Der organische CMOS-Bildsensor erfasst tagsüber sichtbares Licht und schaltet bei Dunkelheit in den Modus „Sichtbar + NIR“. Organische CMOS-Bildsensoren mit hohem Dynamikumfang schützen vor Überbelichtung bei hellem Licht und Unterbelichtung im Schatten. Eine dünne anorganische Schicht schützt den organischen Film vor Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit.

Marktbeschränkung

Übermäßige Wärmeentwicklung in der organischen Sensortechnologie

Es wird erwartet, dass die übermäßige Wärmeentwicklung eines der Hauptprobleme dieser Technologie sein wird. Aufgrund ihres hohen Energiebedarfs entladen organische CMOS-Bildsensoren voraussichtlich die Batterien schneller als herkömmliche Bildsensoren. Bildprozessoren mit 4K-Auflösung und herkömmlicher Verschlusstechnologie sind für die Verarbeitung der Daten organischer CMOS-Bildsensoren ungeeignet. Bestehende Technologien weisen Einschränkungen hinsichtlich der Synchronisationsgeschwindigkeit auf, was zu Verzögerungen führt. Diese Faktoren werden voraussichtlich den Einsatz organischer CMOS-Bildsensoren einschränken.

Marktchance

Zunehmende Verbreitung von Bildsensoren in Automobilen

Fortschrittliche Automobiltechnologien, einschließlich ADAS,adaptive GeschwindigkeitsregelungSysteme zur Unfallvermeidung im Fahrzeug finden zunehmend Anwendung. Aufgrund des rasanten Wachstums elektronischer Komponenten werden teil- und vollautonome Fahrzeuge voraussichtlich bis 2021 auf den Markt kommen. Für autonomes Fahren werden kamerabasierte Systeme wie automatische Notbremsungen, Videospiegel, Fahrerüberwachung und 360°-Rundumsicht benötigt. Vollautonome oder selbstfahrende Fahrzeuge werden voraussichtlich die Nachfrage nach fortschrittlichen Bildsensoren erhöhen. Fahrzeuge verfügen typischerweise über 10 CMOS-Bildsensoren, deren Anzahl bis 2020 auf 20 steigen soll. Es wird jedoch erwartet, dass organische CMOS-Bildsensoren aufgrund ihrer Vorteile, wie hoher Auflösung und Bildqualität bei schwachem Licht, im Prognosezeitraum vielversprechende Entwicklungsperspektiven bieten werden.

Einblicke in die Bildverarbeitung

Basierend auf der Bildverarbeitung lässt sich der globale Markt in 2D-Sensoren und 3D-Sensoren unterteilen.

Das Segment der 2D-Sensoren trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 12,0 % wachsen. In zahlreichen Anwendungsbereichen, darunter Robotik, Logistik, Medizin und Biowissenschaften sowie Bildverarbeitung und Automatisierung, werden organische 2D-CMOS-Bildsensoren eingesetzt, um hohe Leistung zu erzielen. Der Markt für organische 2D-CMOS-Bildsensoren wächst aufgrund mehrerer Merkmale, darunter hohe Betriebsgeschwindigkeit, hohe Auflösung, Verschlussmechanismus und hoher Dynamikumfang. Aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs erfreuen sich diese Sensoren aktuell großer Beliebtheit.

Beispielsweise stellte ON Semiconductor im Februar 2018 den digitalen CMOS-Bildsensor AR0430 vor. Der weltweit führende Anbieter von Bildverarbeitungslösungen, FRAMOS, bietet dieses Produkt an, das herkömmliche 2D-Videobildgebung mit moderner Technologie kombiniert. Der AR0430 CMOS-Sensor liefert dank seiner kompakten optischen Bauform von 1/3,1 Zoll hochauflösende Fotos mit modernster 2,0-Megapixel-BSI-Technologie und einer Auflösung von 4 Megapixeln bei 120 Bildern pro Sekunde (fps).

Organische 3D-CMOS-Bildsensoren ermöglichen die nächste Generation von 3D-Bildverarbeitungssystemen. Für Kunden, die höchste 3D-Leistung benötigen – darunter hohe Tiefenauflösung, hohe Geschwindigkeit und flexible Einsatzmöglichkeiten – bietet ein 3D-Sensor wie Hydra3D ein hochmodernes 10-µm-Drei-Tap-Pixel, das extrem kurze Übertragungszeiten ermöglicht. Mobiltelefone, Wearables, Tablet-Computer, Kameras und Fernbedienungen sind nur einige Beispiele für Unterhaltungselektronikprodukte, die organische 3D-CMOS-Bildsensoren nutzen können. Diese Produkte verwenden eine Vielzahl von 3D-Sensoren, darunter auch 3D-Bildsensoren. Zu den wichtigsten Treibern für die Integration von 3D-Sensortechnologien in Unterhaltungselektronik zählen Intelligenz, Zuverlässigkeit, geringer Stromverbrauch, niedrige Kosten und hohe Integrationsfähigkeit.

Einblicke in Array-Typen

Basierend auf dem Array-Typ ist der globale Markt in lineare Bildsensoren und Flächenbildsensoren unterteilt.

Das Segment der linearen Bildsensoren hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 11,9 % wachsen. Ein linearer Bildsensor, ein Halbleiterbauelement, wandelt ein optisches Bild zeilenweise in ein analoges Signal um. CMOS- und CCD-Bildsensoren sind zwei verschiedene Arten von linearen Bildsensoren mit jeweils eigenen Schaltungsdesigns. Zu den Anwendungsbereichen linearer Bildsensoren gehören Farbsortierer für Getreide, Banknotenerkennungssysteme in Bankterminals, Scannerkomponenten für Kopierer und Bildscanner.Barcode-LesegeräteZeilenkameras werden zur visuellen Prüfung (von Filmen, Drucksachen oder Textilien) eingesetzt. Der Markt wächst aufgrund dieser vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. So präsentierte Toshiba beispielsweise im März 2021 den „TCD2726DG“, einen linearen CCD-Bildsensor mit Linsenreduktion, der schnelles Scannen für A3-Multifunktionsdrucker ermöglicht.

Flächenbildsensoren kombinieren eine CsI-Szintillatorplatte mit einem Bildsensor. Aktuell werden Flächenbildsensoren meist mit CCD-Sensoren (Charge-Coupled Devices) realisiert. Aufgrund der Verschiebung und Detektion analoger Ladungspakete und der analogen Datenübertragung außerhalb des Chips weisen sie geringe Lichtausbeuten, einen hohen Stromverbrauch und Einschränkungen beim Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auf. Flächenbildsensoren werden häufig für digitale Röntgenbildgebungsverfahren wie die medizinische Radiographie und die zerstörungsfreie Prüfung eingesetzt. Hamamatsu präsentierte beispielsweise den S14501, einen rückseitig belichteten CMOS-Flächenbildsensor vom APS-Typ mit außergewöhnlicher Empfindlichkeit im sichtbaren bis nahinfraroten Bereich. Die Pixelgröße beträgt 1280 × 1024 Pixel im SXGA-Format. Die Bildaufnahme ist mit einer maximalen Bildrate von 146 Bildern pro Sekunde möglich.

Anwendungseinblicke

Basierend auf der Anwendung wird der globale Markt in 3D-Bildgebung, Video, maschinelles Sehen, Biometrie und Sonstiges unterteilt.

Das Segment der 3D-Bildgebung trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 12,3 % wachsen. Aufgrund seiner weitverbreiteten Anwendung ist die 3D-Bildgebung ein entscheidender Bestandteil vieler Anwendungen für menschliche und automatisierte Bildverarbeitung in den Bereichen Sicherheit, Unterhaltungselektronik, Automobilindustrie und vielen anderen Branchen. Die meisten CMOS-Bildsensoren können durch das Hinzufügen zweier dünner Schichten aus durchlässigem Material, der sogenannten TDM (Transmissions-Digital-Schicht), mit geringem Qualitätsverlust in der 2D-Bildgebung für die 3D-Bildgebung optimiert werden. Organische CMOS-Bildsensoren werden aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften, wie ihrer geringen Größe, der niedrigen Kosten und des minimalen Rechenleistungsbedarfs für die 3D-Bildaufnahme, häufig eingesetzt. Beispielsweise kombiniert der AR0430 CMOS, ein neuer digitaler Bildsensor des Bildsensorherstellers ON Semiconductor, 2D-Videoaufnahmen und 3D-Bilderkennung.

Bildsensoren spielen eine entscheidende Rolle in Bildverarbeitungssystemen, indem sie Fehler im gescannten Produkt erkennen. Daher sind hohe Anforderungen an Robustheit und Zuverlässigkeit in diesen Systemen gestellt. Bildsensoren werden in Bildverarbeitungssystemen für industrielle Anwendungen wie Inspektion, Steuerung und weitere eingesetzt. Die Nachfrage nach Weitwinkelobjektiven mit großem Sichtfeld und hoher Auflösung ist aufgrund des Wachstums vielfältiger Anwendungen der Bildverarbeitung gestiegen. Dazu gehören mobile Kartierung, UAV-gestützte Inspektionen von Stromleitungen oder Anlagen sowie hochentwickelte Fahrerassistenzsysteme (ADAS) für Automobile. Beispielsweise stellte ON Semiconductor im Oktober 2020 den AR0234CS 2,3-Megapixel-CMOS-Bildsensor mit Global-Shutter-Technologie vor.

Einblicke in Branchensegmente

Basierend auf den Branchensegmenten ist der globale Markt in Unterhaltungselektronik, Automobilindustrie, Medizin und Biowissenschaften, Sicherheit und Überwachung, Robotik und Sonstige unterteilt.

Das Segment der Unterhaltungselektronik hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 12,6 % wachsen. Einer der wichtigsten Anwendungsbereiche für organische CMOS-Bildsensoren ist die Unterhaltungselektronik. Diese Sensoren können mit Mobiltelefonen, Digitalkameras, Camcordern, PCs/Laptops und Fernsehern kombiniert werden, um hochauflösende Bilder zu erzeugen. Smartphones sind der Hauptanwendungsbereich für organische CMOS-Bildsensoren im Unterhaltungselektroniksektor. Der Bedarf an organischen CMOS-Bildsensoren in Smartphones wird durch die steigende Nachfrage nach anspruchsvollen Funktionen wie hoher Pixeldichte und guter Low-Light-Fotografie angetrieben. So kündigte Samsung Electronics kürzlich Pläne an, Dual-Kamera-Technologie in Smartphones zu integrieren, um hochwertige Bokeh-Effekte und Low-Light-Fotografie zu ermöglichen. Bokeh ist eine Fototechnik, bei der der Hintergrund weich verschwommen oder unscharf dargestellt wird, während das Motiv scharf und klar erscheint.

Der organische CMOS-Bildsensor mit revolutionärer NIR-Technologie ist in der Automobilindustrie stark nachgefragt. Dank seiner hohen Leistungsfähigkeit und der Integration in Sicherheitssysteme werden organische CMOS-Bildsensoren weltweit zunehmend in zukunftsweisenden, fahrerlosen autonomen Fahrzeugen eingesetzt. Die Branche befindet sich im rasanten Wandel, bedingt durch den Einsatz modernster Technologien zur Gewährleistung der Sicherheit von Fahrern, Passagieren und Fußgängern. Neben der Pflichtausstattung aller Pkw mit Fahrerassistenzsystemen (ADAS) gewinnen innovative Anwendungen wie autonomes Fahren, automatische Notbremsung, Videospiegel, Rückfahrkameras, Fahrerüberwachungssysteme und 360°-Rundumsicht immer mehr an Bedeutung. Diese Anwendungen erfordern hochentwickelte Bildsensoren. Es wird erwartet, dass dies neue Marktperspektiven eröffnet.

Regionale Einblicke

Nordamerika ist der bedeutendste Anteilseigner des globalen Marktes für organische CMOS-Bildsensoren und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,8 % wachsen. Der globale Markt wird in den USA, Kanada und Mexiko analysiert. Das regionale Wachstum beeinflusst den Markt für organische CMOS-Bildsensoren im Bereich der Unterhaltungselektronik und Automobilprodukte für nordamerikanische Verbraucher. Das führende amerikanische Technologieunternehmen GoPro, Inc. hat einige kritische Bereiche identifiziert, in denen der Bildsensormarkt in den kommenden Jahren expandieren und sich anpassen muss. Verschiedene Bildsensorentwickler und -anwender, darunter Softwareanbieter, Kamerasystemhersteller, Innovatoren der Kameratechnologie und Sensordesignfirmen, sind in Image Sensor Americas zusammengeschlossen. Darüber hinaus wurden im Januar 2018 die Genie Nano-Kameras von Teledyne DALSA, einem führenden Unternehmen im Bereich der Bildverarbeitungstechnologien, vorgestellt. Dieses neue Gerät bietet unter anderem einen Global Shutter, eine Auflösung von 1280 x 1024 Pixeln und eine Bildaufnahmegeschwindigkeit von 83 Bildern pro Sekunde.

Markttrends im asiatisch-pazifischen Raum

Für den asiatisch-pazifischen Raum wird ein jährliches Wachstum von 16,1 % erwartet, was einem Umsatz von 714,6 Millionen US-Dollar im Prognosezeitraum entspricht. Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt für organische CMOS-Bildsensoren. Dies ist auf den rasanten technologischen Fortschritt und die steigenden Automobilstandards in Entwicklungsländern wie Südkorea, China, Japan und Indien zurückzuführen. Die chinesische Regierung plant massive Investitionen in Großprojekte zur Förderung von Fertigungsinnovationen, wie beispielsweise das Internet der Dinge.intelligente Haushaltsgeräteund hochwertiger Unterhaltungselektronik. Diese Initiativen sind Teil der Strategie „Made in China 2025“, einem Fahrplan zur Verbesserung der chinesischen Fertigungsindustrie.

Darüber hinaus belegt Indien derzeit weltweit den dritten Platz in der Fernsehproduktion und adaptiert neue Technologien rasant. Das Wachstum des Unterhaltungselektroniksektors in dieser Region lässt sich auf steigende verfügbare Einkommen und das wachsende Technologieinteresse junger Menschen zurückführen. Dank bedeutender Elektronikkonzerne wie Samsung und LG Electronics in Südkorea dominiert diese Region die Halbleiter-, Mobilkommunikations- und Hightech-Unterhaltungselektronikbranche. Diese Faktoren werden voraussichtlich den Markt für organische CMOS-Bildsensoren im Prognosezeitraum antreiben.

Markttrends in Europa

Für Europa wird im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum erwartet. Organische CMOS-Bildsensoren finden breite Anwendung in der europäischen Unterhaltungselektronik, Robotik und Automobilindustrie. Die zunehmende Verbreitung intelligenter CMOS-Bildsensoren in diesen Bereichen in ganz Europa ist der Hauptfaktor für das Marktwachstum. Darüber hinaus bieten organische CMOS-Bildsensoren in der Biomedizin vielfältige Geschäftsmöglichkeiten in Europa. Der wichtigste Wirtschaftszweig Großbritanniens ist die Automobilindustrie, und der Markt für organische CMOS-Bildsensoren dürfte aufgrund der diversifizierten Kundenbasis deutlich wachsen. Die Einführung mehrerer autonomer Fahrzeuge wird voraussichtlich bis 2022 erfolgen und die Nachfrage nach organischen CMOS-Bildsensoren weiter steigern. Auch die Hausautomation ist ein beliebter Trend, der sich in dieser Region rasant verbreitet. Sicherheit ist ein entscheidender Bestandteil der Hausautomation. Hier werden Kameras mit hochmodernen Bildsensoren installiert, die sowohl tagsüber als auch nachts funktionieren. Es wird erwartet, dass die NIR-Technologie organischer CMOS-Bildsensoren deren Verbreitung in der Region beschleunigen wird.

Es wird erwartet, dass technologische Fortschritte in Südamerika und dem Nahen Osten die Marktexpansion in Lateinamerika, dem Nahen Osten und Afrika (LAMEA) unterstützen werden. Auch die rasante Entwicklung der Infrastruktur sowie der technologischen und medizinischen Einrichtungen im Nahen Osten trägt zum Wachstum des LAMEA-Marktes bei. Die Entwicklung des Marktes für organische CMOS-Bildsensoren auf dem Kontinent könnte jedoch durch die schwierige wirtschaftliche Lage beeinträchtigt werden. Der Nahe Osten verzeichnet ein verstärktes Wachstum im Bereich Sicherheit und Überwachung. So wurden beispielsweise am internationalen Flughafen Dubai Gesichtserkennungskameras eingesetzt, um ein virtuelles Aquarium zu schaffen. Reisende durchqueren einen Tunnel mit Bildschirmen, auf denen Werbung gezeigt wird, während die Gesichtserkennung im Hintergrund abläuft. Die Polizei von Dubai hat zudem ein Projekt zur Sicherung von Villen durch die Installation von Kameras und Bewegungsmeldern gestartet.