CMOS：這是最好的時代還是最壞的時代？

近日，業(yè)內傳出，圖像傳感器大廠豪威集團發(fā)布內部信，宣布進行成本控制，目標是2023年成本減少20%。降本的措施包括：停止所有招聘、全集團所有地區(qū)春節(jié)期間都停工；停發(fā)季度獎金和其他任何形式獎金；嚴格控制支出；一些研發(fā)項目減少NRE支出。消息一出，引發(fā)業(yè)內討論，國內最大的CMOS企業(yè)開始過“苦日子”了？

CMOS最壞的時代

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

2019年時，因為手機市場需求大規(guī)模爆發(fā)，在CIS市場，以2M/5M/VGA為主的低像素CIS嚴重缺貨，同時中高像素的產能也越發(fā)緊張。豪威科技曾一度調高高端消費用CIS元件報價，幅度高達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，同時銷售額也將下降7%至186億美元。

CIS的下滑已經反映在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CIS廠商也不好過，上文提到的豪威集團除了近日發(fā)布內部郵件外，在今年第三季的業(yè)績發(fā)布會上就已經表示，公司出于謹慎角度考慮，并基于當前可獲取信息進行了評估，公司對6400萬像素圖像傳感器產品以及部分庫齡較長的產品等存在減值跡象的資產計提存貨跌價準備。

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

主營業(yè)務為CMOS圖像傳感器的思特威同樣表示，今年前三季度，公司實現(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措手不及。部分業(yè)內人士認為，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。

CMOS最好的時代

盡管CMOS圖像傳感器市場有所縮減，但今年CMOS廠商們在技術上的比拼十分激烈。

當年TechInsights最早做出手機CIS像素尺寸在變小的趨勢論斷，還是讓很多技術愛好者震驚的。因為CIS并不像數(shù)字電路的摩爾定律那樣，會受惠于更小的像素結構；小像素也的確不利于感光。

但事實就是，這么多年來手機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，那么像素當然要做小。

隨著手機像素卷到1億后，今年不少CIS廠商都推出了達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英寸光學格式中包含2億像素。光學格式指的是相機鏡頭感光區(qū)域直徑。這意味著ISOCELL HP3可以減少20%攝像頭模組面積，使智能手機廠商可以確保其高端產品機身的輕薄。

在2億像素方面，國產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 ，專為高端智能手機的后置（廣角）主攝像頭而設計。據(jù)介紹，OVB0A采用豪威科技PureCel Plus?S 堆疊芯片技術，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。半年時間再次推新，可見國內CMOS廠商實力不斷進步。

盡管三星、豪威兩大企業(yè)都紛紛公布自己達到2億像素的產品，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)全球的領先地位。作為全球最大的CMOS圖像傳感器供應商的索尼，其產品的主流參數(shù)仍在5000萬像素。

索尼似乎并不著急。實際上，在早在2016年年初，索尼就已經與飛思聯(lián)手推出了1億像素中畫幅相機XF100MP，其中1億像素CIS就是索尼生產的。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。

傳統(tǒng)的堆疊式圖像傳感器（左）；采用新開發(fā)的雙層晶體管像素技術的堆疊式CMOS圖像傳感器（右）

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。新的堆疊技術支持采用可以獨立優(yōu)化光電二極管和像素晶體管層的架構，從而使飽和信號量相比于傳統(tǒng)圖像傳感器增加約一倍，進而擴大動態(tài)范圍。

這項新技術使動態(tài)范圍擴大并降低了噪點，將避免在有明暗差（例如背光設置）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、夜間）的場景下也能拍攝高質量低噪點的圖像。索尼將通過雙層晶體管像素技術致力于實現(xiàn)更高質量的成像，例如智能手機拍攝等。實際上，CIS除了像素堆砌外，仍有不少值得挖掘的技術創(chuàng)新，可對最終成像做出更多的優(yōu)化。

索尼半導體CEO清水照士接受專訪時表示，即使智能手機市場已經見頂，每年的銷量也有12億-13億部，以平均3-4個CIS來算，智能手機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行第二次擴建，以滿足高端智能手機對CIS的需求。

今年國內CIS廠商也頻頻傳來好消息。

除了豪威集團推出的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)布會上，格科微首席運營官李文強表示：“CMOS 圖像傳感器，我們需要承認海外是有一定程度上的領先，我們更需要建設好臨港工廠，加快研發(fā)速度。事實上，我們采用了新的機器設備、在自有工廠進行開發(fā)，研發(fā)效率有了倍速提升?！?/span>

從CMOS圖像傳感器的進度來看，目前格科微已經完成了 3200 萬像素的技術研發(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，給出不同的解決方案，快速進入安卓市場高端芯片的陣營。

思特威是安防監(jiān)控CIS領域的主要玩家，近年來也開始往多領域進攻。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77%的量子效率(QE)，相較業(yè)內同規(guī)格工業(yè)產品提升10%，在工業(yè)低照環(huán)境下提供更多真實有效的影像信息，實現(xiàn)4K分辨率。

結語

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

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