显微镜和下一代测序领域摄像头的发展趋势分析

为什么我们选择“显微镜和下一代测序（NGS）市场技术演变”这个主题进行讨论？因为这个市场正在经历巨大的技术变革，也为摄像头中的图像传感器行业带来了新的市场机遇。

据麦姆斯咨询介绍，摄像头是显微镜和下一代测序的关键组件。实际上，目前大部分显微镜都是使用至少一个或更多摄像头的数码显微镜。光学显微镜的主流趋势是朝着分辨率更高，采集速度更快和灵敏度更高的方向发展，以便更快、更有效地进行诊断，并对生物体进行实时成像。电荷耦合器件（CCD）是目前主要的图像传感器技术，但随着对图像采集速度的要求不断提高，科学级互补金属氧化物半导体（sCMOS）正在收获市场份额。但是，对成像质量追求正在被另一种趋势“盖过风头”，这种趋势就是便携式即时诊断（Point-of-care）显微镜。这些系统更时尚经济，并且可以将显微镜检查结果直接提供给护理人员。

下一代测序也是如此。已经呈现出两种截然不同的趋势：一种是通过非常昂贵、笨重的设备提高吞吐量；另一种则是选择吞吐量较低、价格实惠的设备，占地面积较小，大大提高了可用性。以Illumina为例，作为光学下一代测序市场的领导者，拥有超过了80%的市场份额：Illumina拥有高端系统的多样化产品组合，但最近推出了更便宜、低吞吐的系统：iSeq100。这顺应了下一代测序商品化的趋势。iSeq100不再将光学系统集成到仪器中，而是在流动池（flow cell）内直接使用了一次性图像传感器，这代表了下一代测序市场的革命性改变！确实，价格降低了，Illumina可以将其配置到更多的系统中，从而带动耗材销售量；随着销量增加，价格还有望继续降低。无独有偶，Illumina的中国竞争对手华大基因（BGI）最近也宣布了基于CMOS芯片的下一代测序台式系统。

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未来，人工智能（AI）的渗透力很强，正在颠覆显微镜硬件生态系统。因为深度学习不仅能以较低的硬件成本实现超高分辨率，而且还能实现自动化。

本报告描述了显微镜和下一代测序领域的技术发展，以及对市场和生态系统的影响。

下一代测序的21世纪技术发展路线图

各个细分市场表现不一，显微镜和下一代测序的图像传感器市场表现亮眼

在系统级层面，2018年全球显微镜和下一代测序市场规模为41亿美元。光学显微镜是市场规模最大的细分领域，2018年的市场规模为25亿美元。用于显微镜和下一代测序的摄像头市场规模为3.67亿美元，预计到2024年将达到4.46亿美元，复合年增长率为3.3%。同时，用于显微镜和下一代测序的图像传感器在2018年的市场规模为3100万美元。虽然市场规模非常小，但预计将快速增长。2018~2024年期间，其市场规模的复合年增长率为9%，出货量的复合年增长率为18%，驱动力主要来自下一代测序对图像传感器的消耗量增加。用于显微镜的图像传感器市场可分为四类，且成熟度不同。例如，光学显微镜和透射电子显微镜（TEM）市场相对成熟，增长速度较慢。即时诊断显微镜属于新兴市场，在2018年的市场规模还相对较小，但有望实现快速增长。

属于下一代测序耗材的图像传感器市场正在蓬勃发展。这种新的商业模式意味着图像传感器将成为一次性产品，相比过去在显微镜和下一代测序系统中使用的图像传感器，其平均销售价格非常低。

该报告对2018年的市场情况进行了详细分析，并提供了2018~2024年系统级、模组级（摄像头）和器件级（图像传感器）的市场发展预测，以及支持预测结论的假设和相应的技术路线图。

2018~2024年用于显微镜和下一代测序的摄像头市场预测

图像传感器、摄像头和系统级厂商位于供应链的不同位置，协作打造结构化生态系统

大约在五年前，基因组1000美元的价格壁垒就被打破了。由于现在的设备吞吐量更高、速度更快，基因组正朝着100美元的大关迈近。最终目标是将价格降至10美元，在此进程中，半导体技术是关键的推动力。测序价格降低、商品化竞争，出货量将激增，这对半导体行业来说是巨大的机会。

如果谈及生态系统，显微镜和下一代测序属于结构化市场，参与厂商数量不多。系统级厂商层面，主要的光学显微镜厂商有奥林巴斯（Olympus）、尼康（Nikon）、蔡司（Zeiss）和莱卡（Leica Microsystems）。几大巨头瓜分了光学显微镜市场超过80%的市场份额。透射电子显微镜的主要厂商有日本电子株式会社（Jeol）、赛默飞世尔（Thermo Fisher Scientific）和日立高新技术（Hitachi High-Technologies），光学下一代测序的主要厂商有Illumina、Pacific Biosciences和华大基因（BGI）。模组级（摄像头）层面，市场结构良好，包括奥林巴斯和蔡司等集成厂商，以及Teledyne、索尼（Sony）、滨松（Hamamatsu）和安道尔（Andor）等专业厂商。在透射电子显微镜的摄像头市场中，主要厂商有Gatan和赛默飞世尔，Gatan已被赛默飞世尔收购。为显微镜和下一代测序提供图像传感器的厂商有索尼、安森美（ON Semiconductor）、滨松、长光辰芯（Gpixel）、豪威科技（Omnivision）和艾迈斯半导体（ams）。

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最近，显微镜制造商的并购都旨在寻找数据管理和软件领域的专业知识补充。如蔡司于2019年收购gom，奥林巴斯于2017年收购Image Stream Medical。这也反应了随着深度学习算法的发展，在该领域的影响力与日俱增。

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在此报告中，Yole分析了该市场的主要参与者以及供应链，并讨论了技术的发展趋势及其对生态系统的影响。

用于显微镜和下一代测序的摄像头生态系统