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CMOS:這是最好的時(shí)代還是最壞的時(shí)代?

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CMOS:這是最好的時(shí)代還是最壞的時(shí)代?

盡管CMOS圖像傳感器市場有所縮減,但今年CMOS廠商們?cè)诩夹g(shù)上的比拼十分激烈。

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

近日,業(yè)內(nèi)傳出,圖像傳感器大廠豪威集團(tuán)發(fā)布內(nèi)部信,宣布進(jìn)行成本控制,目標(biāo)是2023年成本減少20%。降本的措施包括:停止所有招聘、全集團(tuán)所有地區(qū)春節(jié)期間都停工;停發(fā)季度獎(jiǎng)金和其他任何形式獎(jiǎng)金;嚴(yán)格控制支出;一些研發(fā)項(xiàng)目減少NRE支出。消息一出,引發(fā)業(yè)內(nèi)討論,國內(nèi)最大的CMOS企業(yè)開始過“苦日子”了?

CMOS最壞的時(shí)代

在過去20年的時(shí)間中,CMOS圖像傳感器(CIS)一直保持增長態(tài)勢。

2019年時(shí),因?yàn)槭謾C(jī)市場需求大規(guī)模爆發(fā),在CIS市場,以2M/5M/VGA為主的低像素CIS嚴(yán)重缺貨,同時(shí)中高像素的產(chǎn)能也越發(fā)緊張。豪威科技曾一度調(diào)高高端消費(fèi)用CIS元件報(bào)價(jià),幅度高達(dá)10至20%。

隨著新冠爆發(fā)的刺激,加上智能汽車和安防的需求增多,2021年的CIS市場更是得到了飛速發(fā)展,全球CIS總銷售額將增長19%,達(dá)到228億美元,這將是自2010年以來全球銷售額連續(xù)第十次創(chuàng)歷史新高。

今年CMOS圖像傳感器市場情況似乎發(fā)生了變化。IC Insights預(yù)測,2022年CIS市場將出現(xiàn)13年來的首次下降11%至61億顆,同時(shí)銷售額也將下降7%至186億美元。

CIS的需求放緩是由眾多因素影響的,首先是主流智能手機(jī)和電腦的需求疲軟,影響CIS市場情況。手機(jī)市場作為最大的CMOS圖像傳感器終端市場占整個(gè)CIS市場的七成。今年智能手機(jī)行業(yè)異常嚴(yán)峻,今年前三季度,國內(nèi)市場手機(jī)總體出貨量累計(jì)1.96億部,同比下降21.1%。手機(jī)行業(yè)的不樂觀自然的傳導(dǎo)到上游CIS供應(yīng)鏈。其次是CIS需求增長點(diǎn)也在變慢,前兩年不斷比拼在手機(jī)中增加的攝像頭,帶來了巨大的CIS需求增長,但如今除了某些高端智能手機(jī)包含5個(gè)以外,大多數(shù)手機(jī)的攝像頭的平均值都保持在3個(gè)左右,不再增加的攝像頭需求也使得CIS愈發(fā)雪上加霜。

CIS的下滑已經(jīng)反映在CIS的廠商身上。CMOS圖像傳感器市場的龍頭老大索尼在2021年占全球CMOS圖像傳感器銷售額的43%左右,這家公司公布的報(bào)告顯示,截至2022年6月,其圖像傳感器的美元銷量收入環(huán)比下降12.4%。

國內(nèi)CIS廠商也不好過,上文提到的豪威集團(tuán)除了近日發(fā)布內(nèi)部郵件外,在今年第三季的業(yè)績發(fā)布會(huì)上就已經(jīng)表示,公司出于謹(jǐn)慎角度考慮,并基于當(dāng)前可獲取信息進(jìn)行了評(píng)估,公司對(duì)6400萬像素圖像傳感器產(chǎn)品以及部分庫齡較長的產(chǎn)品等存在減值跡象的資產(chǎn)計(jì)提存貨跌價(jià)準(zhǔn)備。

頭頂國產(chǎn)CMOS之光的格科微今年一改去年的增長態(tài)勢,進(jìn)入業(yè)績下滑通道。格科微前三季度實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入45.71億元,同比下降13%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤5.55億元,同比下降40.5%。

主營業(yè)務(wù)為CMOS圖像傳感器的思特威同樣表示,今年前三季度,公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入16.54億元,同比減少19.00%;歸屬于上市公司股東的凈利潤為-4165.90萬元,同比減少113.00%。

CMOS市場的變化,似乎打了許多廠家一個(gè)措手不及。部分業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,從市場需求來看,一直到2023年上半年需求都可能無法回升,最好的情況是在明年下半年恢復(fù)。

CMOS最好的時(shí)代

盡管CMOS圖像傳感器市場有所縮減,但今年CMOS廠商們?cè)诩夹g(shù)上的比拼十分激烈。

當(dāng)年TechInsights最早做出手機(jī)CIS像素尺寸在變小的趨勢論斷,還是讓很多技術(shù)愛好者震驚的。因?yàn)镃IS并不像數(shù)字電路的摩爾定律那樣,會(huì)受惠于更小的像素結(jié)構(gòu);小像素也的確不利于感光。

但事實(shí)就是,這么多年來手機(jī)CIS(甚至包括微單/單反的全畫幅CIS)的像素就是在不斷變小,不管這是技術(shù)使然還是市場使然。畢竟此前這些年,從上至下都有著更高像素的市場需求,那么像素當(dāng)然要做小。

隨著手機(jī)像素卷到1億后,今年不少CIS廠商都推出了達(dá)2億像素的圖像傳感器。今年6月,三星推出了2億像素(200MP)的ISOCELL HP3圖像傳感器,它擁有三星最小的0.56微米(μm)像素。與上一代的三星0.64微米(μm)像素相比,ISOCELL HP3的像素尺寸縮小12%,在1/1.4英寸光學(xué)格式中包含2億像素。光學(xué)格式指的是相機(jī)鏡頭感光區(qū)域直徑。這意味著ISOCELL HP3可以減少20%攝像頭模組面積,使智能手機(jī)廠商可以確保其高端產(chǎn)品機(jī)身的輕薄。

在2億像素方面,國產(chǎn)廠商豪威科技追平三星。在今年8月,宣布推出像素大小僅為 0.56 μm的超小型2億像素圖像傳感器OVB0A ,專為高端智能手機(jī)的后置(廣角)主攝像頭而設(shè)計(jì)。據(jù)介紹,OVB0A采用豪威科技PureCel Plus?S 堆疊芯片技術(shù),能夠在更小的 0.56 μm 像素尺寸中保持極高的分辨率,將 2 億像素封裝到 1/1.4 英寸的光學(xué)外形中。

值得注意的是,今年1月份豪威剛發(fā)布了全球最小的0.61μm像素尺寸的2億分辨率的圖像傳感器OVB0B。半年時(shí)間再次推新,可見國內(nèi)CMOS廠商實(shí)力不斷進(jìn)步。

盡管三星、豪威兩大企業(yè)都紛紛公布自己達(dá)到2億像素的產(chǎn)品,但卻未見索尼這位CIS界頂流的身影。從市場份額來看,2022年索尼占據(jù)全球39%的份額、三星占據(jù)24%、豪威占據(jù)12.9%的份額,索尼仍占據(jù)全球的領(lǐng)先地位。作為全球最大的CMOS圖像傳感器供應(yīng)商的索尼,其產(chǎn)品的主流參數(shù)仍在5000萬像素。

索尼似乎并不著急。實(shí)際上,在早在2016年年初,索尼就已經(jīng)與飛思聯(lián)手推出了1億像素中畫幅相機(jī)XF100MP,其中1億像素CIS就是索尼生產(chǎn)的。并且在2021年年底,索尼宣布已成功開發(fā)出全球首創(chuàng)的雙層晶體管像素堆疊式CMOS圖像傳感器技術(shù)。

相比之下,在傳統(tǒng)的堆疊式CMOS圖像傳感器中,光電二極管和像素晶體管并排位于同一基片上。新的堆疊技術(shù)支持采用可以獨(dú)立優(yōu)化光電二極管和像素晶體管層的架構(gòu),從而使飽和信號(hào)量相比于傳統(tǒng)圖像傳感器增加約一倍,進(jìn)而擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。

這項(xiàng)新技術(shù)使動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大并降低了噪點(diǎn),將避免在有明暗差(例如背光設(shè)置)的場景下曝光不足和過度曝光的問題,即使在光線不充足(例如室內(nèi)、夜間)的場景下也能拍攝高質(zhì)量低噪點(diǎn)的圖像。索尼將通過雙層晶體管像素技術(shù)致力于實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的成像,例如智能手機(jī)拍攝等。實(shí)際上,CIS除了像素堆砌外,仍有不少值得挖掘的技術(shù)創(chuàng)新,可對(duì)最終成像做出更多的優(yōu)化。

索尼半導(dǎo)體CEO清水照士接受專訪時(shí)表示,即使智能手機(jī)市場已經(jīng)見頂,每年的銷量也有12億-13億部,以平均3-4個(gè)CIS來算,智能手機(jī)CIS每年有50億顆左右的市場。其還透露,索尼位于長崎的工廠目前正在進(jìn)行第二次擴(kuò)建,以滿足高端智能手機(jī)對(duì)CIS的需求。

今年國內(nèi)CIS廠商也頻頻傳來好消息。

除了豪威集團(tuán)推出的2億像素外,以量取勝的格科微也沒有閑著。在最近的業(yè)績發(fā)布會(huì)上,格科微首席運(yùn)營官李文強(qiáng)表示:“CMOS 圖像傳感器,我們需要承認(rèn)海外是有一定程度上的領(lǐng)先,我們更需要建設(shè)好臨港工廠,加快研發(fā)速度。事實(shí)上,我們采用了新的機(jī)器設(shè)備、在自有工廠進(jìn)行開發(fā),研發(fā)效率有了倍速提升?!?/p>

從CMOS圖像傳感器的進(jìn)度來看,目前格科微已經(jīng)完成了 3200 萬像素的技術(shù)研發(fā),后續(xù)將向 5000 萬像素乃至 1 億像素拓展。格科微表示,希望通過差異化技術(shù),給出不同的解決方案,快速進(jìn)入安卓市場高端芯片的陣營。

思特威是安防監(jiān)控CIS領(lǐng)域的主要玩家,近年來也開始往多領(lǐng)域進(jìn)攻。今年12月,思特威還推出了首顆LA(Linear)線陣系列4K分辨率高速工業(yè)CMOS圖像傳感器——SC430LA。據(jù)了解,該款新品擁有4K分辨率,采用BSI工藝,在500nm波段下有高達(dá)77%的量子效率(QE),相較業(yè)內(nèi)同規(guī)格工業(yè)產(chǎn)品提升10%,在工業(yè)低照環(huán)境下提供更多真實(shí)有效的影像信息,實(shí)現(xiàn)4K分辨率。

結(jié)語

CMOS圖像傳感器的更新?lián)Q代和新應(yīng)用場景層出不窮,廠商必須保持持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新,根據(jù)最新技術(shù)發(fā)展趨勢和市場需求持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品迭代;此外,廠商也必須對(duì)主流技術(shù)迭代趨勢和場景應(yīng)用的市場空間保持較高的敏感度,才能及時(shí)把握技術(shù)發(fā)展的大方向。無論是國內(nèi)廠商還是國外廠商,技術(shù)迭代與全面布局是都是需要考慮的問題。

這是CMOS最壞的時(shí)代,CMOS迎來了下降,CMOS相關(guān)廠商日子都不好過;這也是CMOS最好的時(shí)代,廠商仍舊在用自己最高的技術(shù)水平,持續(xù)推動(dòng)著CMOS的發(fā)展和迭代。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系原著作權(quán)人。

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CMOS:這是最好的時(shí)代還是最壞的時(shí)代?

盡管CMOS圖像傳感器市場有所縮減,但今年CMOS廠商們?cè)诩夹g(shù)上的比拼十分激烈。

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

近日,業(yè)內(nèi)傳出,圖像傳感器大廠豪威集團(tuán)發(fā)布內(nèi)部信,宣布進(jìn)行成本控制,目標(biāo)是2023年成本減少20%。降本的措施包括:停止所有招聘、全集團(tuán)所有地區(qū)春節(jié)期間都停工;停發(fā)季度獎(jiǎng)金和其他任何形式獎(jiǎng)金;嚴(yán)格控制支出;一些研發(fā)項(xiàng)目減少NRE支出。消息一出,引發(fā)業(yè)內(nèi)討論,國內(nèi)最大的CMOS企業(yè)開始過“苦日子”了?

CMOS最壞的時(shí)代

在過去20年的時(shí)間中,CMOS圖像傳感器(CIS)一直保持增長態(tài)勢。

2019年時(shí),因?yàn)槭謾C(jī)市場需求大規(guī)模爆發(fā),在CIS市場,以2M/5M/VGA為主的低像素CIS嚴(yán)重缺貨,同時(shí)中高像素的產(chǎn)能也越發(fā)緊張。豪威科技曾一度調(diào)高高端消費(fèi)用CIS元件報(bào)價(jià),幅度高達(dá)10至20%。

隨著新冠爆發(fā)的刺激,加上智能汽車和安防的需求增多,2021年的CIS市場更是得到了飛速發(fā)展,全球CIS總銷售額將增長19%,達(dá)到228億美元,這將是自2010年以來全球銷售額連續(xù)第十次創(chuàng)歷史新高。

今年CMOS圖像傳感器市場情況似乎發(fā)生了變化。IC Insights預(yù)測,2022年CIS市場將出現(xiàn)13年來的首次下降11%至61億顆,同時(shí)銷售額也將下降7%至186億美元。

CIS的需求放緩是由眾多因素影響的,首先是主流智能手機(jī)和電腦的需求疲軟,影響CIS市場情況。手機(jī)市場作為最大的CMOS圖像傳感器終端市場占整個(gè)CIS市場的七成。今年智能手機(jī)行業(yè)異常嚴(yán)峻,今年前三季度,國內(nèi)市場手機(jī)總體出貨量累計(jì)1.96億部,同比下降21.1%。手機(jī)行業(yè)的不樂觀自然的傳導(dǎo)到上游CIS供應(yīng)鏈。其次是CIS需求增長點(diǎn)也在變慢,前兩年不斷比拼在手機(jī)中增加的攝像頭,帶來了巨大的CIS需求增長,但如今除了某些高端智能手機(jī)包含5個(gè)以外,大多數(shù)手機(jī)的攝像頭的平均值都保持在3個(gè)左右,不再增加的攝像頭需求也使得CIS愈發(fā)雪上加霜。

CIS的下滑已經(jīng)反映在CIS的廠商身上。CMOS圖像傳感器市場的龍頭老大索尼在2021年占全球CMOS圖像傳感器銷售額的43%左右,這家公司公布的報(bào)告顯示,截至2022年6月,其圖像傳感器的美元銷量收入環(huán)比下降12.4%。

國內(nèi)CIS廠商也不好過,上文提到的豪威集團(tuán)除了近日發(fā)布內(nèi)部郵件外,在今年第三季的業(yè)績發(fā)布會(huì)上就已經(jīng)表示,公司出于謹(jǐn)慎角度考慮,并基于當(dāng)前可獲取信息進(jìn)行了評(píng)估,公司對(duì)6400萬像素圖像傳感器產(chǎn)品以及部分庫齡較長的產(chǎn)品等存在減值跡象的資產(chǎn)計(jì)提存貨跌價(jià)準(zhǔn)備。

頭頂國產(chǎn)CMOS之光的格科微今年一改去年的增長態(tài)勢,進(jìn)入業(yè)績下滑通道。格科微前三季度實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入45.71億元,同比下降13%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤5.55億元,同比下降40.5%。

主營業(yè)務(wù)為CMOS圖像傳感器的思特威同樣表示,今年前三季度,公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入16.54億元,同比減少19.00%;歸屬于上市公司股東的凈利潤為-4165.90萬元,同比減少113.00%。

CMOS市場的變化,似乎打了許多廠家一個(gè)措手不及。部分業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,從市場需求來看,一直到2023年上半年需求都可能無法回升,最好的情況是在明年下半年恢復(fù)。

CMOS最好的時(shí)代

盡管CMOS圖像傳感器市場有所縮減,但今年CMOS廠商們?cè)诩夹g(shù)上的比拼十分激烈。

當(dāng)年TechInsights最早做出手機(jī)CIS像素尺寸在變小的趨勢論斷,還是讓很多技術(shù)愛好者震驚的。因?yàn)镃IS并不像數(shù)字電路的摩爾定律那樣,會(huì)受惠于更小的像素結(jié)構(gòu);小像素也的確不利于感光。

但事實(shí)就是,這么多年來手機(jī)CIS(甚至包括微單/單反的全畫幅CIS)的像素就是在不斷變小,不管這是技術(shù)使然還是市場使然。畢竟此前這些年,從上至下都有著更高像素的市場需求,那么像素當(dāng)然要做小。

隨著手機(jī)像素卷到1億后,今年不少CIS廠商都推出了達(dá)2億像素的圖像傳感器。今年6月,三星推出了2億像素(200MP)的ISOCELL HP3圖像傳感器,它擁有三星最小的0.56微米(μm)像素。與上一代的三星0.64微米(μm)像素相比,ISOCELL HP3的像素尺寸縮小12%,在1/1.4英寸光學(xué)格式中包含2億像素。光學(xué)格式指的是相機(jī)鏡頭感光區(qū)域直徑。這意味著ISOCELL HP3可以減少20%攝像頭模組面積,使智能手機(jī)廠商可以確保其高端產(chǎn)品機(jī)身的輕薄。

在2億像素方面,國產(chǎn)廠商豪威科技追平三星。在今年8月,宣布推出像素大小僅為 0.56 μm的超小型2億像素圖像傳感器OVB0A ,專為高端智能手機(jī)的后置(廣角)主攝像頭而設(shè)計(jì)。據(jù)介紹,OVB0A采用豪威科技PureCel Plus?S 堆疊芯片技術(shù),能夠在更小的 0.56 μm 像素尺寸中保持極高的分辨率,將 2 億像素封裝到 1/1.4 英寸的光學(xué)外形中。

值得注意的是,今年1月份豪威剛發(fā)布了全球最小的0.61μm像素尺寸的2億分辨率的圖像傳感器OVB0B。半年時(shí)間再次推新,可見國內(nèi)CMOS廠商實(shí)力不斷進(jìn)步。

盡管三星、豪威兩大企業(yè)都紛紛公布自己達(dá)到2億像素的產(chǎn)品,但卻未見索尼這位CIS界頂流的身影。從市場份額來看,2022年索尼占據(jù)全球39%的份額、三星占據(jù)24%、豪威占據(jù)12.9%的份額,索尼仍占據(jù)全球的領(lǐng)先地位。作為全球最大的CMOS圖像傳感器供應(yīng)商的索尼,其產(chǎn)品的主流參數(shù)仍在5000萬像素。

索尼似乎并不著急。實(shí)際上,在早在2016年年初,索尼就已經(jīng)與飛思聯(lián)手推出了1億像素中畫幅相機(jī)XF100MP,其中1億像素CIS就是索尼生產(chǎn)的。并且在2021年年底,索尼宣布已成功開發(fā)出全球首創(chuàng)的雙層晶體管像素堆疊式CMOS圖像傳感器技術(shù)。

相比之下,在傳統(tǒng)的堆疊式CMOS圖像傳感器中,光電二極管和像素晶體管并排位于同一基片上。新的堆疊技術(shù)支持采用可以獨(dú)立優(yōu)化光電二極管和像素晶體管層的架構(gòu),從而使飽和信號(hào)量相比于傳統(tǒng)圖像傳感器增加約一倍,進(jìn)而擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。

這項(xiàng)新技術(shù)使動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大并降低了噪點(diǎn),將避免在有明暗差(例如背光設(shè)置)的場景下曝光不足和過度曝光的問題,即使在光線不充足(例如室內(nèi)、夜間)的場景下也能拍攝高質(zhì)量低噪點(diǎn)的圖像。索尼將通過雙層晶體管像素技術(shù)致力于實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的成像,例如智能手機(jī)拍攝等。實(shí)際上,CIS除了像素堆砌外,仍有不少值得挖掘的技術(shù)創(chuàng)新,可對(duì)最終成像做出更多的優(yōu)化。

索尼半導(dǎo)體CEO清水照士接受專訪時(shí)表示,即使智能手機(jī)市場已經(jīng)見頂,每年的銷量也有12億-13億部,以平均3-4個(gè)CIS來算,智能手機(jī)CIS每年有50億顆左右的市場。其還透露,索尼位于長崎的工廠目前正在進(jìn)行第二次擴(kuò)建,以滿足高端智能手機(jī)對(duì)CIS的需求。

今年國內(nèi)CIS廠商也頻頻傳來好消息。

除了豪威集團(tuán)推出的2億像素外,以量取勝的格科微也沒有閑著。在最近的業(yè)績發(fā)布會(huì)上,格科微首席運(yùn)營官李文強(qiáng)表示:“CMOS 圖像傳感器,我們需要承認(rèn)海外是有一定程度上的領(lǐng)先,我們更需要建設(shè)好臨港工廠,加快研發(fā)速度。事實(shí)上,我們采用了新的機(jī)器設(shè)備、在自有工廠進(jìn)行開發(fā),研發(fā)效率有了倍速提升。”

從CMOS圖像傳感器的進(jìn)度來看,目前格科微已經(jīng)完成了 3200 萬像素的技術(shù)研發(fā),后續(xù)將向 5000 萬像素乃至 1 億像素拓展。格科微表示,希望通過差異化技術(shù),給出不同的解決方案,快速進(jìn)入安卓市場高端芯片的陣營。

思特威是安防監(jiān)控CIS領(lǐng)域的主要玩家,近年來也開始往多領(lǐng)域進(jìn)攻。今年12月,思特威還推出了首顆LA(Linear)線陣系列4K分辨率高速工業(yè)CMOS圖像傳感器——SC430LA。據(jù)了解,該款新品擁有4K分辨率,采用BSI工藝,在500nm波段下有高達(dá)77%的量子效率(QE),相較業(yè)內(nèi)同規(guī)格工業(yè)產(chǎn)品提升10%,在工業(yè)低照環(huán)境下提供更多真實(shí)有效的影像信息,實(shí)現(xiàn)4K分辨率。

結(jié)語

CMOS圖像傳感器的更新?lián)Q代和新應(yīng)用場景層出不窮,廠商必須保持持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新,根據(jù)最新技術(shù)發(fā)展趨勢和市場需求持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品迭代;此外,廠商也必須對(duì)主流技術(shù)迭代趨勢和場景應(yīng)用的市場空間保持較高的敏感度,才能及時(shí)把握技術(shù)發(fā)展的大方向。無論是國內(nèi)廠商還是國外廠商,技術(shù)迭代與全面布局是都是需要考慮的問題。

這是CMOS最壞的時(shí)代,CMOS迎來了下降,CMOS相關(guān)廠商日子都不好過;這也是CMOS最好的時(shí)代,廠商仍舊在用自己最高的技術(shù)水平,持續(xù)推動(dòng)著CMOS的發(fā)展和迭代。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系原著作權(quán)人。