國(guó)產(chǎn)CIS 進(jìn)入2億像素新時(shí)代

　　今年國(guó)產(chǎn)CIS廠商可謂是風(fēng)光無限，前有后起之秀思特威科創(chuàng)板上市，后有*玩家豪威科技推出超小型2億像素傳感器。8月15日，豪威科技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。需要注意的是，這并不是豪威科技推出的*款2億像素的CIS，早在今年年初CES 2022展會(huì)上，豪威科技就曾宣布推出0.61μm像素尺寸的2億分辨率的圖像傳感器OVB0B。僅過了半年時(shí)間，豪威科技就再次實(shí)現(xiàn)像素尺寸的突破。

　　毫無疑問，接連兩款高像素圖像傳感器的推出，在某種程度上意味著國(guó)產(chǎn)CIS開始向2億像素時(shí)代邁進(jìn)。

　　CIS，邁向2億像素

　　CIS芯片是如何一步步走到今天的2億像素?這個(gè)問題或許要從下游終端市場(chǎng)中去找答案，畢竟“有需求才有市場(chǎng)”，這是亙古不變的道理。手機(jī)作為*的 CIS 終端市場(chǎng)，市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Counterpoint預(yù)測(cè)，2022年全球CIS市場(chǎng)銷售規(guī)模將達(dá)到219億美元，其中手機(jī)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在 2022 年貢獻(xiàn)整個(gè)市場(chǎng)總收入的 71.4%。

　　近些年，隨著手機(jī)成為人們?nèi)粘Ｉ�活中不可或缺的一部分，功能越來越多，人們�?duì)它的要求也越來越高，手機(jī)上的攝像頭也在人們所需的高畫質(zhì)、高像素、適應(yīng)不同場(chǎng)景、能夠自拍和視頻通話、能拍的更遠(yuǎn)更廣等一系列要求下，逐漸從原先的一個(gè)手機(jī)配件，發(fā)展成為手機(jī)廠商們的必爭(zhēng)之地。

　　而CIS作為手機(jī)拍照系統(tǒng)的核心，決定了照片像素?cái)?shù)的多少和圖像效果的好壞，高端CIS可以顯著提升照片質(zhì)量，在消費(fèi)者需求和終端廠商創(chuàng)新共振下，高端CIS迅速滲透。此外，對(duì)于CIS廠商來說，僅從產(chǎn)品效益來看，分辨率越高的CIS芯片，其價(jià)值也越高，

　　在市場(chǎng)和效益的雙重驅(qū)動(dòng)下，CIS芯片分辨率的內(nèi)卷就此展開。一般來說，CIS 的分辨率等于CIS的面積除以單個(gè)像素點(diǎn)的面積，也就是與面積成正比，與單個(gè)像素點(diǎn)面積成反比。因此，想要提升CIS分辨率，只有兩個(gè)方法，*是提升CIS 尺寸，*就是縮小每個(gè)像素的尺寸，這也是*旗艦機(jī)型攝像頭配置追求的兩大方向。隨著CIS尺寸的增大和每個(gè)像素尺寸的縮小，手機(jī)后置主攝的分辨率也在不斷變大，從開始的2M、5M、8M到 24M、32M、48M、64M，甚至到了如今的100M、200M。

　　那么，高像素到底能給手機(jī)拍照帶來哪些優(yōu)勢(shì)?資深產(chǎn)業(yè)分析師黃燁鋒曾在《小米1億像素拍照手機(jī)是噱頭嗎?高像素技術(shù)探秘》一文中指出，最直觀的就是高像素能夠加強(qiáng)照片的解析力，光照充足的環(huán)境下讓拍攝對(duì)象更清晰;同時(shí)，成像設(shè)備解析力加強(qiáng)*的價(jià)值在于，照片放大或者截取其中一部分之后，畫面仍有較高的可用性;此外，同等尺寸的CIS，高像素和低像素相較，通過超采樣可以實(shí)現(xiàn)更高的信噪比和畫面更高的銳度。

　　但由于手機(jī)內(nèi)部空間有限，一味提升CIS 尺寸顯然不可取，研究機(jī)構(gòu)TechInsights統(tǒng)計(jì)了近20年手機(jī)/小DC的圖像傳感器像素尺寸趨勢(shì)，可以發(fā)現(xiàn)像素正變得越來越小。這也是豪威科技不滿足于0.61μm像素尺寸的OVB0B，進(jìn)而再次推出0.56 µm 像素尺寸的OVB0A的原因，雖然同樣是2億分辨率，但像素尺寸越小，意味著CIS尺寸也就越小，留給手機(jī)內(nèi)部的空間也就越多。

　　圖源：TechInsights

　　不過與工藝節(jié)點(diǎn)越小，性能越好的數(shù)字芯片不同，圖像傳感器發(fā)展不遵從摩爾定律，很多情況下，越小的工藝節(jié)點(diǎn)帶來的性能表現(xiàn)卻是愈糟糕。原因在于，像素是用來感光的，它收集的光子越多，拍照效果才會(huì)越好。換句話說，像素越小，則其感光能力越差。

　　因此在CIS像素內(nèi)卷的過程中甚至還出現(xiàn)過“高像素?zé)o用論”，不過在知乎“為什么手機(jī)高像素被認(rèn)為是無用的”的問題中，不少答題者指出高像素并非無用，他們表示，“底大一級(jí)壓死人，至少在同樣CMOS制造技術(shù)水平的前提下是*成立的。”況且從市場(chǎng)賣點(diǎn)來看，應(yīng)該也沒有人可以拒絕“2億像素”所帶來的吸引力，所以CIS芯片向2億高像素邁進(jìn)，可以說是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

　　巨頭們的攻防戰(zhàn)

　　當(dāng)前，在智能手機(jī)用CIS市場(chǎng)中，日本索尼和韓國(guó)三星兩家獨(dú)大。市調(diào)機(jī)構(gòu)Strategy Analytics報(bào)告顯示，2021年全球智能手機(jī)圖像傳感器的市場(chǎng)營(yíng)收為151億美元，索尼以45%的收入份額居首，三星則占26%，位居其次。

　　圖源：Strategy Analytics

　　其中，三星更是在高像素圖像傳感器領(lǐng)域一路狂奔在前。2019年，三星電子圖像傳感器直接從6400萬像素“大躍進(jìn)”至1.08億像素，開創(chuàng)了業(yè)界*1億像素圖像傳感器時(shí)代;2021年9月，三星電子則推出了全球*2億像素移動(dòng)圖像傳感器“ISO Cell HP1”，并在今年5月通過巨幅廣告來展示2億像素?fù)碛?的解析力。

　　而到了今年6月，三星電子再次公開了像素尺寸僅為0.56μm的2億像素圖像傳感器“ISO Cell HP3”。三星電子方面透露，與上一代0.64μm像素相比，ISO CELL 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，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，并計(jì)劃ISO Cell HP3于今年內(nèi)量產(chǎn)。

　　但三星對(duì)于高像素的追求似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于2億像素，早在 2020 年，三星就討論了如何生產(chǎn)600 MP相機(jī)傳感器是其目標(biāo)之一。而在去年9月，網(wǎng)絡(luò)上又流傳出了一張三星機(jī)密幻燈片，據(jù)了解，該幻燈片是三星*副總裁兼汽車傳感器負(fù)責(zé)人 Haechang Lee 在去年SEMI組織的系統(tǒng)峰會(huì)上展示的576 MP 傳感器計(jì)劃，描繪了三星從 2000 年到 2021 年的傳感器分辨率進(jìn)展，從幻燈片也可以看出，三星預(yù)計(jì)在 2025 年實(shí)現(xiàn)人眼跳動(dòng)的5億像素傳感器。

　　圖源：notebookcheck

　　三星在高像素領(lǐng)域的激烈進(jìn)攻給索尼也帶來了不小的壓力，但相比三星的風(fēng)風(fēng)火火，索尼在過億像素領(lǐng)域卻遲遲沒有動(dòng)作，其產(chǎn)品主流參數(shù)仍都在5000萬像素，網(wǎng)絡(luò)上《索尼為什么還不出1億像素CIS?華為該著急了!》、《索尼為什么不出1億像素》等相關(guān)文章不斷。當(dāng)然，索尼并不是沒有推出過1億像素CIS，早在2016年的時(shí)候，索尼就與飛思聯(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，但是這種單反或微單級(jí)別的CIS并不是手機(jī)這種小身板設(shè)備可以塞得下的，因而也不可同日而語(yǔ)。

　　不過在今年6月，“數(shù)碼閑聊站”博主爆料稱，索尼IMX8系一億像素傳感器已經(jīng)在路上，定位是中款機(jī)搭載，IMX9系列還有超級(jí)大底。截止發(fā)稿前，這款一億像素傳感器仍只存在于爆料中，并未真實(shí)推出，但索尼的CIS新技術(shù)近兩年卻動(dòng)態(tài)不斷。

　　去年12月，索尼半導(dǎo)體解決方案宣布其已成功開發(fā)出全球*雙層晶體管像素堆疊式 CIS 技術(shù)。新技術(shù)不僅使得獨(dú)立優(yōu)化光電二極管和像素晶體管架構(gòu)成為了可能，從而使飽和信號(hào)量相較傳統(tǒng)圖像傳感器增加約一倍，同時(shí)還能增加放大晶體管的尺寸，可以大幅降低在昏暗場(chǎng)景下的噪點(diǎn)問題。

　　圖源：索尼

　　此外，關(guān)于移動(dòng)成像技術(shù)的發(fā)展方向，索尼預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，靜止圖像的圖像質(zhì)量將超過單反相機(jī)的圖像質(zhì)量，2030 年靜態(tài)圖像的超級(jí) HDR(高動(dòng)態(tài)范圍)和變焦功能、電影的高質(zhì)量視頻和 8K 的高速讀取，以及如何拍好照片等方面的功能將也進(jìn)化。索尼半導(dǎo)體解決方案總裁兼首席執(zhí)行官 Terushi Shimizu表示，移動(dòng)影像繼續(xù)被定位為技術(shù)驅(qū)動(dòng)力，是技術(shù)演進(jìn)的主要預(yù)測(cè)領(lǐng)域，索尼將繼續(xù)進(jìn)行中長(zhǎng)期開發(fā)。

　　總而言之，雖然索尼還未出手1億像素的CIS，但是可以確信的是，三星強(qiáng)勁的攻勢(shì)必然對(duì)索尼產(chǎn)生影響，相信在不遠(yuǎn)的未來，手機(jī)圖像傳感器市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)只會(huì)更加白熱化，

　　國(guó)產(chǎn)CIS廠商正在崛起

　　從當(dāng)下國(guó)內(nèi)廠商來看，除了豪威，思特威、格科微、比亞迪半導(dǎo)體等其他本土廠商也在CIS細(xì)分領(lǐng)域取得了不小的成就。

　　其中，安防CIS龍頭思特威，從2017年起連續(xù)四年穩(wěn)居安防市場(chǎng)榜首，并在 2020 年實(shí)現(xiàn) 1.46 億顆出貨，位列全球*。從2020年起，思特威開始進(jìn)入消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域，2021年開始投入車載領(lǐng)域全系列產(chǎn)品研發(fā)，導(dǎo)入市場(chǎng)。

　　目前，思特威針對(duì)汽車應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)布并量產(chǎn)了6款車規(guī)級(jí)的高性能CIS產(chǎn)品，與主流車廠已有深入合作，并展開了新一代的車載CIS產(chǎn)品的全面規(guī)劃，覆蓋包括車載影像類應(yīng)用、ADAS應(yīng)用以及艙內(nèi)DMS及 OMS應(yīng)用等。

　　而在智能手機(jī)領(lǐng)域，思特威則在今年3月推出了其首顆50MP超高分辨率1.0μm像素尺寸圖像傳感器新品SC550XS。據(jù)介紹，SC550XS采用先進(jìn)的22nm HKMG Stack工藝制程，搭載SmartClarity-2成像技術(shù)，以及SFCPixel與PixGain HDR專利技術(shù)，擁有出色的成像性能。此外通過AllPix ADAF技術(shù)加持可實(shí)現(xiàn)100%全像素對(duì)焦，并配備了MIPI C-PHY 3.0Gsps高速數(shù)據(jù)傳輸接口。產(chǎn)品在夜視全彩成像、高動(dòng)態(tài)范圍以及低功耗性能上均可滿足旗艦級(jí)智能手機(jī)主攝的需求。

　　格科微于2021年8月上市，其CMOS芯片覆蓋8萬—1300萬像素，應(yīng)用終端包括三星、小米、OPPO、vivo、傳音、諾基亞等主流品牌商的終端機(jī)型。根據(jù)格科微此前財(cái)報(bào)消息可知，其1600萬像素產(chǎn)品已通過手機(jī)品牌客戶驗(yàn)證，2022年下半年有望取得客戶訂單;3200萬及以上像素CMOS圖像傳感器則已邁入工程樣片內(nèi)部驗(yàn)證階段。

　　而就在日前，格科微宣布已于近期發(fā)布全球*單芯片3200萬像素CMOS圖像傳感器——GC32E1。據(jù)了解，相比于市場(chǎng)上同規(guī)格雙片堆疊式3200萬圖像傳感器，GC32E1面積僅增大約8%，消除了下層堆棧的邏輯芯片發(fā)熱帶來的像素?zé)嵩肼�，顯著提高了晶圓面積利用率，并可兼容1/3.1英寸的攝像頭模組尺寸，滿足5G手機(jī)緊湊的ID設(shè)計(jì)需求。目前GC32E1已在首批品牌客戶送測(cè)，預(yù)計(jì)2022年底投入量產(chǎn)。

　　此外，比亞迪半導(dǎo)體CMOS圖像傳感器，從手機(jī)消費(fèi)電子、安防監(jiān)控類產(chǎn)品入手，向車規(guī)級(jí)拓展。目前，比亞迪半導(dǎo)體已成功研發(fā)和量產(chǎn)8萬像素、30萬像素、高清960P、1080P、200萬像素、500萬像素、安防監(jiān)控、線陣系列 CIS 產(chǎn)品。據(jù)比亞迪半導(dǎo)體去年年底官方消息，其旗下 BF30A2 CMOS 傳感器自 2020 年 4 月推出以來銷售量已遙遙*，廣泛覆蓋手機(jī)、智能穿戴、醫(yī)療設(shè)備等多元化領(lǐng)域，在穿戴市場(chǎng)份額達(dá) 85%。

　　寫在最后

　　豪威科技超小型圖像傳感器的推出意味著國(guó)產(chǎn)CIS 2億像素的*槍已打響，相信在不遠(yuǎn)的未來，本土CIS廠商也將陸陸續(xù)續(xù)向著2億像素靠近，而他們的崛起也將扛起我們“芯”未來。