國產(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（Kodak），讓“普通人”也能進行“攝影”。

在 1960 年代后期，對金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）體系結(jié)構(gòu)進行了試驗，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，而來自透鏡的光就聚焦在該陣列上。

1970年，CCD圖像傳感器在Bell實驗室發(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的主導(dǎo)。

90年代末，步入CMOS時代。?

01、CIS市場，增長迅猛

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

先來看看CMOS芯片市場的整體格局。根據(jù)Yole最新報告顯示，CIS 市場預(yù)計將從 2023 年的 218 億美元增長到 2029 年的 286 億美元，2023-2029 年復(fù)合年增長率為 4.7%。值得注意的是，圖像傳感器市場的增長速度超過了半導(dǎo)體行業(yè)。可以說，CMOS圖像傳感器的市場增長還是在繼續(xù)的。

再來看看全球各個廠商的市場份額占比。2022年～2023年CIS市場，索尼位列第一，正在向50%市場份額邁進。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）。

目前來看，CIS市場中前三企業(yè)市場份額合計超70%；國內(nèi)企業(yè)市場份額占比達16%。實際上，國產(chǎn) CIS（CMOS 圖像傳感器）廠商眾多，涵蓋了豪威、思特威、格科、長光辰芯、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，堪稱國產(chǎn) CIS 領(lǐng)域的 TOP3。值得注意的是，長光辰芯正籌備 IPO，有望在資本市場上獲得更大的發(fā)展機遇。長光辰芯為光電行業(yè)頗負盛名的“中國科學(xué)院長春光機所”孵化的CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）企業(yè)。根據(jù)招股書，長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，并通過工藝優(yōu)化來提升芯片的良品率，形成系列產(chǎn)品的工程化能力。

CMOS 當前的主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋消費電子、安防監(jiān)控、汽車電子、智能交通、機器視覺、科學(xué)儀器以及專業(yè)影像等多個方面。然而，從當下的市場形勢來觀察，各個廠商所涉足的競爭領(lǐng)域存在差異。

?02、消費電子，高端“廝殺”

消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用中，智能手機是 CIS 圖像傳感器的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。預(yù)計2024 至 2025 年，中國智能手機市場預(yù)計會恢復(fù)增長，且增長重點落在高端機型上。在這樣的形勢下，華為、榮耀等智能手機原始設(shè)備制造商（OEM）為避免地緣政治問題，正轉(zhuǎn)向本土 CIS 供應(yīng)商。如此一來，國內(nèi)CIS公司將迎來新的發(fā)展機遇。實際上，國內(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爭。

豪威科技

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

去年，豪威發(fā)布了OV50H。這款傳感器是2023年四季度中國智能手機商旗艦級主攝傳感器的當紅辣子雞，除了小米14系列（小米史上銷量最高的頂級旗艦），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、原生子像素尺寸1.2微米、支持像素四合一、H/V QPD對焦和DCG HDR等技術(shù)。

豪威最新推出的手機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，可實現(xiàn)5000萬像素輸出，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，集成了智能手機前攝、廣角、超廣角攝像頭和長焦攝像頭技術(shù)。HDR技術(shù)上，OV50M40支持交錯 HDR與DAG HDR。其中，交錯式HDR能夠擴展動態(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，減少嚴苛照明條件下的運動偽影問題。預(yù)計2024年第三季度出樣，2024年第四季度實現(xiàn)量產(chǎn)。按照國內(nèi)廠商的習(xí)慣，這顆CMOS大概率會大面積接替JN1，陸續(xù)出現(xiàn)在3倍級別的長焦、千元機的主攝，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 CIS 領(lǐng)域有著出色的表現(xiàn)。在手機CIS領(lǐng)域，格科單芯片高像素集成技術(shù)優(yōu)勢明顯，已實現(xiàn) 1,300 萬-3,200 萬像素產(chǎn)品全線量產(chǎn)，不同規(guī)格的 5,000 萬像素產(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)品切入市場的，2007年轉(zhuǎn)向手機攝像頭領(lǐng)域，成為國內(nèi)手機市場快速發(fā)展的受益者之一。在前幾年其智能手機應(yīng)用的CMOS圖像傳感器收入年復(fù)合增長率保持在50%以上的高速增長。

從產(chǎn)品上來看，32M超高清自拍，已成為中高端手機用戶的重要換機需求。格科第一代GC32E1已累計出貨超過2000萬顆。今年上半年，格科成功量產(chǎn)高性能的第二代單芯片3200萬像素圖像傳感器——GC32E2，搭載在vivo Y300 Pro、OPPO A3x、OPPO Reno 12 F等手機上。

最近，格科董事長趙立新在回應(yīng)關(guān)于公司在高端市場有何拓展計劃的問題時表示，在手機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，以3200萬像素產(chǎn)品為例，相比于市場上同規(guī)格雙片堆疊式 3200 萬圖像傳感器，面積僅增大約 8%，消除了下層堆疊的邏輯芯片發(fā)熱帶來的像素?zé)嵩肼?，顯著提高了晶圓面積利用率，滿足 5G 手機緊湊的 ID 設(shè)計需求，公司將持續(xù)迭代相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品，推動產(chǎn)品在品牌客戶的導(dǎo)入與量產(chǎn)。

?03、汽車電子，步步前進

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

CIS芯片方面，汽車電子的主要玩家還是在豪威、安森美、索尼。國內(nèi)企業(yè)對于汽車 CIS 的市場大多看好，格科、長光辰芯、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實現(xiàn)超過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芯片已成功進入吉利、蔚來、小鵬以及賽力斯問界等品牌的供應(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BSI 1080P、960P圖像傳感器。未來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)用場景。

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

?04、安防市場，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)追蹤報告》預(yù)測，2024年全球安防CIS出貨數(shù)量預(yù)計將達到4.9億顆，實現(xiàn)同比增長約2%。導(dǎo)致安防CIS需求提升的原因主要來自于兩方面：一方面是由于之前終端及代理商搶占產(chǎn)能過多積存的CIS庫存已經(jīng)基本消耗至正常水位；另一方面則來自于AI技術(shù)的快速升級以及民用消費級網(wǎng)絡(luò)攝像頭市場的增長。

思特威與豪威作為安防領(lǐng)域CIS的重要供應(yīng)商，2023年頭部兩家廠商出貨量份額合計接近整體市場約70%。思特威產(chǎn)品廣泛運用于包括網(wǎng)絡(luò)攝像機、模擬閉路攝像機、家用看護攝像機、智能門鈴、無人機、掃地機器人、工業(yè)相機、智慧交通、人臉識別等智慧安防領(lǐng)域。2024 年上半年，思特威智慧安防收入 97,618.45 萬元，占主營收入的比例為 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：搭載升級的 SmartClarity?-3 技術(shù)和 LightboxIR? 技術(shù)，具備優(yōu)異的近紅外感度增強、高溫成像和低功耗三大性能優(yōu)勢。

SL series 超星光級系列：例如推出的 4K 超星光級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)用于大疆無人機的避障攝像頭，且合作范圍已從消費級無人機逐步拓展到其他行業(yè)，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力巡檢等，并且在無人機主攝方面也逐漸展開合作。

?05、結(jié)語

得益于其在各個應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛需求以及技術(shù)的持續(xù)進步，CIS市場呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的趨勢。中國市場尤其表現(xiàn)出了強勁的增長勢頭，并在全球市場中占據(jù)了重要的地位。CIS 領(lǐng)域以往一直是索尼、三星的天下，但近年來國內(nèi)企業(yè)持續(xù)發(fā)力，使得市場格局發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變。

這些企業(yè)不僅在國內(nèi)市場贏得了認可，在國際市場上也展現(xiàn)出強勁的競爭力。例如，豪威科技的 CIS 產(chǎn)品已被眾多國產(chǎn)手機廠商選用，用以提升手機的影像性能。在國產(chǎn) CIS 企業(yè)的孜孜不倦努力下，國內(nèi) CIS 技術(shù)實力將進一步縮短與海外企業(yè)的差距，甚至與之分庭抗禮。