國(guó)產(chǎn)CIS芯片，應(yīng)用突圍

作者：九林

1880 年代，喬治·伊士曼（George Eastman）創(chuàng)立了柯達(dá)（Kodak），讓“普通人”也能進(jìn)行“攝影”。

在 1960 年代后期，對(duì)金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)，以此作為新型成像設(shè)備的基礎(chǔ)。這些演變?yōu)榇笮偷亩S（2D）硅陣列，而來(lái)自透鏡的光就聚焦在該陣列上。

1970年，CCD圖像傳感器在Bell實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，依靠其高量子效率、高靈敏度、低暗電流、高一致性、低噪音等性能，成為圖像傳感器市場(chǎng)的主導(dǎo)。

90年代末，步入CMOS時(shí)代。?

01、CIS市場(chǎng)，增長(zhǎng)迅猛

CMOS芯片由感光像素單元和邏輯處理單元組成，前者將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，后者將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。從攝像頭的成本占比來(lái)看，圖像傳感器是成本占比最高的部分，占比達(dá)到52%，是影響成像的最核心要素之一。

先來(lái)看看CMOS芯片市場(chǎng)的整體格局。根據(jù)Yole最新報(bào)告顯示，CIS 市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從 2023 年的 218 億美元增長(zhǎng)到 2029 年的 286 億美元，2023-2029 年復(fù)合年增長(zhǎng)率為 4.7%。值得注意的是，圖像傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度超過(guò)了半導(dǎo)體行業(yè)。可以說(shuō)，CMOS圖像傳感器的市場(chǎng)增長(zhǎng)還是在繼續(xù)的。

再來(lái)看看全球各個(gè)廠商的市場(chǎng)份額占比。2022年～2023年CIS市場(chǎng)，索尼位列第一，正在向50%市場(chǎng)份額邁進(jìn)。相比之下，三星和SK海力士的收入停滯不前，甚至略有下降，并且由于對(duì)CIS產(chǎn)品的需求減少，正在將生產(chǎn)能力重新分配給其內(nèi)存業(yè)務(wù)，尤其是HBM。

緊接著，豪威（韋爾）位列第三，占比11%，ONsemi（安森美）位列第四，占比6%，ST（意法）位列第五，占比5%。去年，豪威占比為11%，ONsemi和ST占比則均為6%。國(guó)內(nèi)企業(yè)上榜者除了第3名的豪威，還有第7名的格科（Galaxycore）和第八的思特威（SmartSens）。

目前來(lái)看，CIS市場(chǎng)中前三企業(yè)市場(chǎng)份額合計(jì)超70%；國(guó)內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)份額占比達(dá)16%。實(shí)際上，國(guó)產(chǎn) CIS（CMOS 圖像傳感器）廠商眾多，涵蓋了豪威、思特威、格科、長(zhǎng)光辰芯、廣州印芯、元視芯、銳芯微、比亞迪半導(dǎo)體、微光集電、海圖微電子等企業(yè)。

在這些廠商中，豪威、格科和思特威占據(jù)領(lǐng)先地位，堪稱國(guó)產(chǎn) CIS 領(lǐng)域的 TOP3。值得注意的是，長(zhǎng)光辰芯正籌備 IPO，有望在資本市場(chǎng)上獲得更大的發(fā)展機(jī)遇。長(zhǎng)光辰芯為光電行業(yè)頗負(fù)盛名的“中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所”孵化的CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）企業(yè)。根據(jù)招股書，長(zhǎng)光辰芯和大疆分別研制一款 8K 分辨率、S35 畫幅以上的 CMOS 圖像傳感器，并通過(guò)工藝優(yōu)化來(lái)提升芯片的良品率，形成系列產(chǎn)品的工程化能力。

CMOS 當(dāng)前的主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋消費(fèi)電子、安防監(jiān)控、汽車電子、智能交通、機(jī)器視覺、科學(xué)儀器以及專業(yè)影像等多個(gè)方面。然而，從當(dāng)下的市場(chǎng)形勢(shì)來(lái)觀察，各個(gè)廠商所涉足的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域存在差異。

?02、消費(fèi)電子，高端“廝殺”

消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用中，智能手機(jī)是 CIS 圖像傳感器的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。預(yù)計(jì)2024 至 2025 年，中國(guó)智能手機(jī)市場(chǎng)預(yù)計(jì)會(huì)恢復(fù)增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)重點(diǎn)落在高端機(jī)型上。在這樣的形勢(shì)下，華為、榮耀等智能手機(jī)原始設(shè)備制造商（OEM）為避免地緣政治問(wèn)題，正轉(zhuǎn)向本土 CIS 供應(yīng)商。如此一來(lái)，國(guó)內(nèi)CIS公司將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)豪威科技、思特威和格科也正在積極開發(fā)高端CIS，以與索尼和三星展開競(jìng)爭(zhēng)。

豪威科技

在手機(jī)端，很早就有手機(jī)選擇采用豪威的CMOS作為主攝像頭傳感器。曾經(jīng)非常有名的OV64B。2021年到2022年，有多款機(jī)型采用了OV64b作為主攝或者超廣角、長(zhǎng)焦傳感器，包括OPPOO的Reno5，realme 真我Q3 Pro，Redmi K40 游戲增強(qiáng)版，還有華為的Mate50——覆蓋了各個(gè)價(jià)位的手機(jī)。

去年，豪威發(fā)布了OV50H。這款傳感器是2023年四季度中國(guó)智能手機(jī)商旗艦級(jí)主攝傳感器的當(dāng)紅辣子雞，除了小米14系列（小米史上銷量最高的頂級(jí)旗艦），還有隸屬vivo的iQOO12系列；2024年新增榮耀Magic6系列、魅族21Pro。OV50H技術(shù)基礎(chǔ)參數(shù)：CMOS感光面積1/1.28英寸，像素5000萬(wàn)、原生子像素尺寸1.2微米、支持像素四合一、H/V QPD對(duì)焦和DCG HDR等技術(shù)。

豪威最新推出的手機(jī)圖像傳感器是在今年8月——OV50M40。OV50M40是一款多功能0.61微米像素尺寸CMOS圖像傳感器，可實(shí)現(xiàn)5000萬(wàn)像素輸出，并具有單曝光雙模擬增益（DAG）視頻HDR、低功耗常開模式等功能，集成了智能手機(jī)前攝、廣角、超廣角攝像頭和長(zhǎng)焦攝像頭技術(shù)。HDR技術(shù)上，OV50M40支持交錯(cuò) HDR與DAG HDR。其中，交錯(cuò)式HDR能夠擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍，提高視頻和靜止圖像捕捉的質(zhì)量；二內(nèi)置DAG則能夠提供單曝光HDR支持，減少嚴(yán)苛照明條件下的運(yùn)動(dòng)偽影問(wèn)題。預(yù)計(jì)2024年第三季度出樣，2024年第四季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。按照國(guó)內(nèi)廠商的習(xí)慣，這顆CMOS大概率會(huì)大面積接替JN1，陸續(xù)出現(xiàn)在3倍級(jí)別的長(zhǎng)焦、千元機(jī)的主攝，以及可能出現(xiàn)在vivo S系列/OPPO Reno系列/榮耀數(shù)字系列的前攝上。

格科

格科也在手機(jī) CIS 領(lǐng)域有著出色的表現(xiàn)。在手機(jī)CIS領(lǐng)域，格科單芯片高像素集成技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，已實(shí)現(xiàn) 1,300 萬(wàn)-3,200 萬(wàn)像素產(chǎn)品全線量產(chǎn)，不同規(guī)格的 5,000 萬(wàn)像素產(chǎn)品也在小批量產(chǎn)中。格科在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域擁有多年的技術(shù)積累，最初其CMOS圖像傳感器是從PC攝像頭產(chǎn)品切入市場(chǎng)的，2007年轉(zhuǎn)向手機(jī)攝像頭領(lǐng)域，成為國(guó)內(nèi)手機(jī)市場(chǎng)快速發(fā)展的受益者之一。在前幾年其智能手機(jī)應(yīng)用的CMOS圖像傳感器收入年復(fù)合增長(zhǎng)率保持在50%以上的高速增長(zhǎng)。

從產(chǎn)品上來(lái)看，32M超高清自拍，已成為中高端手機(jī)用戶的重要換機(jī)需求。格科第一代GC32E1已累計(jì)出貨超過(guò)2000萬(wàn)顆。今年上半年，格科成功量產(chǎn)高性能的第二代單芯片3200萬(wàn)像素圖像傳感器——GC32E2，搭載在vivo Y300 Pro、OPPO A3x、OPPO Reno 12 F等手機(jī)上。

最近，格科董事長(zhǎng)趙立新在回應(yīng)關(guān)于公司在高端市場(chǎng)有何拓展計(jì)劃的問(wèn)題時(shí)表示，在手機(jī)CIS方面，公司研發(fā)的高像素單芯片集成技術(shù)，在片內(nèi) ADC 電路、數(shù)字電路以及接口電路方面擁有眾多創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以3200萬(wàn)像素產(chǎn)品為例，相比于市場(chǎng)上同規(guī)格雙片堆疊式 3200 萬(wàn)圖像傳感器，面積僅增大約 8%，消除了下層堆疊的邏輯芯片發(fā)熱帶來(lái)的像素?zé)嵩肼?，顯著提高了晶圓面積利用率，滿足 5G 手機(jī)緊湊的 ID 設(shè)計(jì)需求，公司將持續(xù)迭代相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)品在品牌客戶的導(dǎo)入與量產(chǎn)。

?03、汽車電子，步步前進(jìn)

汽車電子領(lǐng)域，對(duì)于CIS芯片的需求也在增長(zhǎng)。智能駕駛級(jí)別越高，車載攝像頭需求數(shù)量越多。從后視的 1 個(gè)攝像頭，到環(huán)視的 4 個(gè)攝像頭，再到 ADAS 前視及輔助駕駛的 7 - 8 個(gè)攝像頭，還有艙內(nèi)監(jiān)控?cái)z像頭等。L2 + 汽車常配備 11 個(gè)以上攝像頭，有的車企甚至采用 18 個(gè)。

CIS芯片方面，汽車電子的主要玩家還是在豪威、安森美、索尼。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于汽車 CIS 的市場(chǎng)大多看好，格科、長(zhǎng)光辰芯、元視芯、比亞迪半導(dǎo)體等企業(yè)紛紛推出相關(guān)汽車 CIS 芯片。格科的CMOS圖像傳感器在后裝市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)超過(guò)2億元的銷售額。產(chǎn)品主要應(yīng)用于行車記錄儀、360 度環(huán)視、后視、座艙監(jiān)控等場(chǎng)景。?

豪威汽車CIS產(chǎn)品豪威科技集中于環(huán)視，側(cè)視和艙內(nèi)的產(chǎn)品。2023 年豪威開始布局前視攝像頭，至此公司既有用于前視，環(huán)視，側(cè)視，后視，又有艙內(nèi)用 CIS。從像素來(lái)看產(chǎn)品覆蓋 1-8MP 像素，車載產(chǎn)品線寬闊。豪威科技的車載CIS芯片已成功進(jìn)入吉利、蔚來(lái)、小鵬以及賽力斯問(wèn)界等品牌的供應(yīng)體系。

比亞迪安防監(jiān)控及車載產(chǎn)品比亞迪半導(dǎo)體已成功開發(fā)車規(guī)級(jí)BSI 1080P、960P圖像傳感器。未來(lái)車載攝像頭芯片將向高清、高速和智能方向發(fā)展，探索和豐富圖像傳感器芯片在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。

元視芯的MAT Series系列CMOS圖像傳感器，將覆蓋1.3MP（型號(hào)：MAT130），3MP（型號(hào)：MAT330），8MP，14+MP等各分辨率，可應(yīng)用于電子后視鏡、360°全景成像、高級(jí)輔助駕駛（ADAS）等車載應(yīng)用領(lǐng)域。

?04、安防市場(chǎng)，思特威是龍頭

根據(jù)群智咨詢（Sigmaintell)《全球安防圖像傳感器產(chǎn)業(yè)追蹤報(bào)告》預(yù)測(cè)，2024年全球安防CIS出貨數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到4.9億顆，實(shí)現(xiàn)同比增長(zhǎng)約2%。導(dǎo)致安防CIS需求提升的原因主要來(lái)自于兩方面：一方面是由于之前終端及代理商搶占產(chǎn)能過(guò)多積存的CIS庫(kù)存已經(jīng)基本消耗至正常水位；另一方面則來(lái)自于AI技術(shù)的快速升級(jí)以及民用消費(fèi)級(jí)網(wǎng)絡(luò)攝像頭市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

思特威與豪威作為安防領(lǐng)域CIS的重要供應(yīng)商，2023年頭部?jī)杉覐S商出貨量份額合計(jì)接近整體市場(chǎng)約70%。思特威產(chǎn)品廣泛運(yùn)用于包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、模擬閉路攝像機(jī)、家用看護(hù)攝像機(jī)、智能門鈴、無(wú)人機(jī)、掃地機(jī)器人、工業(yè)相機(jī)、智慧交通、人臉識(shí)別等智慧安防領(lǐng)域。2024 年上半年，思特威智慧安防收入 97,618.45 萬(wàn)元，占主營(yíng)收入的比例為 39.73%。

思特威的安防 CIS 產(chǎn)品主要有以下三類：Pro series 全性能升級(jí)系列：采用 12 英寸晶圓工藝，在夜視全彩、高溫成像以及低功耗等性能層面均擁有優(yōu)異表現(xiàn)。AI series 高階成像系列：搭載升級(jí)的 SmartClarity?-3 技術(shù)和 LightboxIR? 技術(shù)，具備優(yōu)異的近紅外感度增強(qiáng)、高溫成像和低功耗三大性能優(yōu)勢(shì)。

SL series 超星光級(jí)系列：例如推出的 4K 超星光級(jí)大靶面圖像傳感器新品 SC880SL，即使在超低照環(huán)境中依舊能實(shí)現(xiàn)出色的夜視成像效果。思特威CIS產(chǎn)品已應(yīng)用在大華股份、大疆創(chuàng)新、宇視科技、普聯(lián)技術(shù)、天地偉業(yè)、網(wǎng)易有道、科沃斯等品牌的終端產(chǎn)品。

大疆創(chuàng)新自 2017 年開始與思特威合作，產(chǎn)品主要應(yīng)用于大疆無(wú)人機(jī)的避障攝像頭，且合作范圍已從消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)逐步拓展到其他行業(yè)，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力巡檢等，并且在無(wú)人機(jī)主攝方面也逐漸展開合作。

?05、結(jié)語(yǔ)

得益于其在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛需求以及技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，CIS市場(chǎng)呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。中國(guó)市場(chǎng)尤其表現(xiàn)出了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，并在全球市場(chǎng)中占據(jù)了重要的地位。CIS 領(lǐng)域以往一直是索尼、三星的天下，但近年來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)持續(xù)發(fā)力，使得市場(chǎng)格局發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。

這些企業(yè)不僅在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)贏得了認(rèn)可，在國(guó)際市場(chǎng)上也展現(xiàn)出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力。例如，豪威科技的 CIS 產(chǎn)品已被眾多國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商選用，用以提升手機(jī)的影像性能。在國(guó)產(chǎn) CIS 企業(yè)的孜孜不倦努力下，國(guó)內(nèi) CIS 技術(shù)實(shí)力將進(jìn)一步縮短與海外企業(yè)的差距，甚至與之分庭抗禮。