電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）在如今的智能手機(jī)發(fā)布會(huì)上，如果不講到拍攝性能，總會(huì)覺(jué)得這場(chǎng)發(fā)布會(huì)不完整。甚至是，如果不將拍攝性能作為主要亮點(diǎn)之一，人們就會(huì)為這款手機(jī)的市場(chǎng)表現(xiàn)擔(dān)憂。研究公司CyberMedia在2019年的調(diào)查問(wèn)卷中就指出，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)手機(jī)時(shí)查看的第一項(xiàng)功能是拍攝，毫無(wú)疑問(wèn)，拍攝已經(jīng)成為智能手機(jī)最大賣(mài)點(diǎn)，或者最大賣(mài)點(diǎn)之一。

對(duì)于中高端和旗艦機(jī)型而言，后置攝像頭搭載5000萬(wàn)像素CMOS圖像傳感器（以下簡(jiǎn)稱：CIS）已是主流趨勢(shì)。但很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，5000萬(wàn)像素高性能CIS主要由索尼和三星兩家國(guó)際大廠壟斷。現(xiàn)在局勢(shì)已然發(fā)生改變，格科微等國(guó)內(nèi)廠商在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性突破，形成產(chǎn)品破局。

12月22日，中國(guó)領(lǐng)先的CMOS圖像傳感器、DDI顯示驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)公司格科微發(fā)布單芯片5000萬(wàn)像素CIS新品——GC50E0和GC50B2，為模組和手機(jī)OEM高像素?cái)z像頭方案提供新選擇。

5000萬(wàn)像素大底CIS成為主流

CIS和ISP、鏡頭一起構(gòu)成了攝像頭的靈魂。從產(chǎn)業(yè)進(jìn)度來(lái)看，自2019年開(kāi)始，手機(jī)CIS就已經(jīng)開(kāi)啟了1億像素時(shí)代，現(xiàn)在甚至是有了2億像素的手機(jī)CIS。然而，CIS的性能不只是由像素?cái)?shù)來(lái)決定，還包括CIS尺寸和單位像素尺寸。經(jīng)過(guò)效果對(duì)比，CIS廠商和消費(fèi)者都發(fā)現(xiàn)，并不是像素?cái)?shù)值越大手機(jī)拍攝的效果就越好。大部分場(chǎng)景下，4800萬(wàn)-6400萬(wàn)像素大底CIS（指CIS芯片尺寸更大）組成的攝像頭組合，比圍繞1億像素CIS構(gòu)建的攝像頭組合表現(xiàn)更好。

CIS成像步驟一般可分為復(fù)位、光電轉(zhuǎn)換、積分、讀出幾部分。這里最關(guān)鍵的當(dāng)然就是光電轉(zhuǎn)換，每個(gè)像素在曝光過(guò)程中吸收光子轉(zhuǎn)化成電荷，一旦像素容量達(dá)到飽和，多余的電荷便會(huì)溢出，此時(shí)輸出信號(hào)不再增加。因此，大像素通常可以容納更多的電子，也就代表CIS的動(dòng)態(tài)范圍更大，對(duì)于成像這是非常關(guān)鍵的。基于大像素實(shí)現(xiàn)的大底CIS天生具備更多的進(jìn)光量，且擁有更高的信噪比和更寬的動(dòng)態(tài)范圍，在暗光或復(fù)雜光線的環(huán)境下能夠獲得更多的細(xì)節(jié)，在畫(huà)面清晰度上更勝一籌；另外大底CIS在相同的光圈下，能夠提供更大的視角，且虛化效果更好。

CIS尺寸主要取決于感光陣列和處理電路所占的面積，其中感光陣列的面積等于像素尺寸和像素?cái)?shù)量的乘積，廠商則選擇用封裝對(duì)角線長(zhǎng)度來(lái)區(qū)分CIS尺寸。當(dāng)市場(chǎng)和消費(fèi)者認(rèn)可大底CIS之后，CMOS廠商在1200萬(wàn)像素、4800萬(wàn)像素、6400萬(wàn)像素和超高像素1.08億像素上都嘗試了這種方案，最終綜合考慮ISP硬件、算法、存儲(chǔ)容量等因素，選擇了5000萬(wàn)像素大底CIS。

確定了5000萬(wàn)像素大底CIS方案之后，為了在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升拍攝性能，手機(jī)OEM廠商相繼提出了“多攝融合”和“全主攝”理念，通過(guò)5000萬(wàn)像素大底CIS配合超廣角、人像、長(zhǎng)焦等鏡頭，實(shí)現(xiàn)旗艦級(jí)的拍攝體驗(yàn)。這樣做的好處是，消費(fèi)者無(wú)需費(fèi)心去調(diào)整相機(jī)參數(shù)，只需選擇模式就可以拍攝出高品質(zhì)的照片和視頻。

縱觀當(dāng)前的中高端和旗艦級(jí)手機(jī)市場(chǎng)，后攝模組基本是多主攝或者全主攝的方案，因此帶來(lái)了巨量的5000萬(wàn)像素CIS需求。根據(jù)第三方市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)日本TSR的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，5000萬(wàn)像素CIS的出貨量預(yù)計(jì)會(huì)從2020年的1600萬(wàn)顆，增長(zhǎng)到2026年的10億顆。

格科微發(fā)布單芯片5000萬(wàn)像素CIS

從各品牌手機(jī)發(fā)布會(huì)能夠看到，無(wú)論是之前的超高像素方案，還是后來(lái)基于5000萬(wàn)像素大底CIS構(gòu)建的多主攝和全主攝方案，CIS主要是由索尼和三星這兩家國(guó)際大廠提供，兩家企業(yè)幾乎壟斷了中高端和旗艦級(jí)手機(jī)的后置主攝CIS訂單。不過(guò)，在5000萬(wàn)像素CIS領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)廠商也陸續(xù)取得突破，將挑戰(zhàn)兩家國(guó)際廠商，尤其是索尼的霸主地位。

12月22日，格科微在上海臨港新工廠成功舉辦以“Fab-Lite新模式·引領(lǐng)中國(guó)芯未來(lái)”為主題的格科微20周年慶典暨臨港工廠投產(chǎn)儀式，以及格科微新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)。

在新品發(fā)布會(huì)上，格科微發(fā)布了兩顆5000萬(wàn)像素CIS，型號(hào)分別是GC50E0和GC50B2。其中，GC50E0作為格科微推出的首顆5000萬(wàn)像素CIS，也是市場(chǎng)上首顆單芯片5000萬(wàn)像素CIS，其像素尺寸為0.7μm，芯片尺寸為1/2.5''；GC50B2則是格科微推出的首顆5000萬(wàn)像素大底CIS，像素尺寸為1μm，芯片尺寸為1/1.56''，這也是一顆單芯片產(chǎn)品，并且配備了格科微特有的DAG高動(dòng)態(tài)方案，能夠滿足中高端和旗艦級(jí)手機(jī)后攝需求。

通過(guò)格科微董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官趙立新的介紹可以發(fā)現(xiàn)，格科微GC50E0和GC50B2有兩個(gè)非常獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)——單芯片架構(gòu)和FPPI專利技術(shù)。趙立新先生表示，堆棧式CIS已經(jīng)有超過(guò)10年的發(fā)展歷史，其間國(guó)際廠商一直憑借這項(xiàng)技術(shù)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。不過(guò)，由于堆棧式CIS是多層結(jié)構(gòu)，會(huì)存在數(shù)字邏輯區(qū)局部發(fā)熱影響上方感光區(qū)性能，另外堆棧式CIS結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，成本一直居高不下。“格科微注意到了這一市場(chǎng)痛點(diǎn)，從CMOS電路和器件工藝方面進(jìn)行創(chuàng)新，推出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPPI專利技術(shù)和單芯片架構(gòu)，這是工藝方面的創(chuàng)新。”

格科微董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官趙立新

格科微的單芯片架構(gòu)天然具有更好的散熱效果，消除了下層堆棧的邏輯芯片發(fā)熱帶來(lái)的像素?zé)嵩肼暎娣e僅增加約 10%，總硅片用量減少40%，顯著提高了晶圓面積利用率，大大改善成本結(jié)構(gòu)。FPPI專利技術(shù)解決了單芯片做小像素圖像傳感器集成在一起的困難，后續(xù)格科微將推出基于單芯片高像素技術(shù)平臺(tái)包括3200萬(wàn)、5000萬(wàn)、1億等在內(nèi)的更高規(guī)格產(chǎn)品。“通過(guò)首款單芯片0.7μm3200萬(wàn)像素產(chǎn)品GC32E1的量產(chǎn)證明，格科微已經(jīng)突破了這項(xiàng)技術(shù)。”趙立新先生提到。

CIS 通常由像敏單元陣列、行驅(qū)動(dòng)器、列驅(qū)動(dòng)器、時(shí)序控制邏輯、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)總線輸出接口、控制接口等幾部分組成。趙立新先生指出，“除了工藝上的創(chuàng)新，格科微的單芯片CIS方案，在電路方面也進(jìn)行了大量的創(chuàng)新。通過(guò)改進(jìn)片內(nèi)ADC電路、數(shù)字電路以及接口電路等電路結(jié)構(gòu)，讓我們通過(guò)非堆棧的方式實(shí)現(xiàn)了12bit灰度的CIS，在市場(chǎng)上非常有競(jìng)爭(zhēng)力。”

基于上述創(chuàng)新，格科微的DAG HDR技術(shù)在5000萬(wàn)像素CIS新品中得以延續(xù)。對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)可能很多人都已經(jīng)很熟悉，這是一種單幀高動(dòng)態(tài)技術(shù)——基于單幀畫(huà)面，在暗部使用高模擬增益，亮處使用低模擬增益，從而實(shí)現(xiàn)暗部更清晰，亮部不過(guò)爆的效果，并減少拍照合幀數(shù)，降低多幀合成帶來(lái)的功耗問(wèn)題。以拍照為例，在使用DAG HDR輸出后，需要3幀合成的場(chǎng)景減少了 50%；以錄像為例，相較于傳統(tǒng)HDR錄像功能，功耗降低40%。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)demo方案和主流品牌旗艦手機(jī)對(duì)比能夠看出，基于格科微5000萬(wàn)像素GC50B2實(shí)現(xiàn)的demo方案，在畫(huà)面細(xì)節(jié)、暗部清晰度、畫(huà)面質(zhì)感和避免過(guò)曝發(fā)白等方面有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。按照趙立新先生的話來(lái)說(shuō)：“格科微CIS讓手機(jī)拍照真正實(shí)現(xiàn)‘所見(jiàn)即所得’。”

目前，GC50E0已經(jīng)通過(guò)客戶驗(yàn)證；GC50B2也已開(kāi)始在品牌客戶送測(cè)。在產(chǎn)品封裝上，模組廠和OEM廠商可以選擇主流的COB 封裝技術(shù)，也可以選擇格科微獨(dú)創(chuàng)的COM封裝技術(shù)，后者能夠有效幫助模組廠和OEM降低生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率和良率，獲得了廣泛的市場(chǎng)認(rèn)可。

另外，格科微還透露了自己的產(chǎn)品規(guī)劃，預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)的將來(lái)，該公司將會(huì)推出一顆1/1.3''的超大底5000萬(wàn)像素CIS，沖擊更高端的旗艦手機(jī)市場(chǎng)。

完成從Fabless到Fab-Lite轉(zhuǎn)型

12月22日，格科微臨港工廠正式宣布投產(chǎn)，標(biāo)志著格科微完成了從Fabless到Fab-Lite的轉(zhuǎn)型。

自2003年成立以來(lái)，多年來(lái)格科微一直在走Fabless的模式，并取得了非常出色的成績(jī)。目前，格科微擁有手機(jī)CIS，非手機(jī)CIS和DDI顯示驅(qū)動(dòng)三大產(chǎn)品線，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴設(shè)備、移動(dòng)支付、汽車(chē)電子等消費(fèi)電子和工業(yè)應(yīng)用。根據(jù)格科微2022年財(cái)報(bào)，盡管2022年受到地緣政治、全球通脹等國(guó)內(nèi)外多重因素影響，疊加消費(fèi)電子市場(chǎng)整體低迷，格科微手機(jī)CIS出貨量仍位居全球第一，占市場(chǎng)份額的26%。

格科微臨港工廠即該公司“12 英寸CIS集成電路特色工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”，首個(gè)晶圓工程批便取得超過(guò) 95%的良率。該項(xiàng)目投產(chǎn)后，格科微將具備12英寸BSI晶圓后道工序生產(chǎn)能力。隨著更多設(shè)備安裝并投產(chǎn)，產(chǎn)能將同步釋放提升，格科微臨港工廠最終將實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)20,000片晶圓的產(chǎn)能。

臨港工廠屬于格科微自有的Fab產(chǎn)線，公司運(yùn)營(yíng)模式已經(jīng)正式轉(zhuǎn)變?yōu)镕ab-Lite模式，打通從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)到制造、封裝、 測(cè)試、銷售的全環(huán)節(jié)。在中高端產(chǎn)品方面，F(xiàn)ab-Lite模式讓格科微能夠?qū)崿F(xiàn)更好的內(nèi)生研發(fā)，并進(jìn)一步放大FPPI專利技術(shù)和單芯片架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，在高像素產(chǎn)品領(lǐng)域達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

趙立新先生舉了數(shù)個(gè)例子來(lái)表明：格科微的一大優(yōu)勢(shì)是能夠提前、準(zhǔn)確地把握市場(chǎng)動(dòng)向。轉(zhuǎn)為Fab-Lite模式之后，新工廠將能夠幫助格科微將一些市場(chǎng)動(dòng)向具化為中高端CIS產(chǎn)品，并能夠更好地滿足客戶的差異化需求。

當(dāng)然，格科微常年以來(lái)和諸多晶圓代工廠建立的長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系，依然會(huì)發(fā)揮巨大的效益，為公司產(chǎn)品穩(wěn)定交付護(hù)航。

結(jié)語(yǔ)：新產(chǎn)品、新模式、新征程

單芯片0.7um5000萬(wàn)像素CIS（GC50E0）和1um5000萬(wàn)像素大底CIS（GC50B2）的發(fā)布，是格科微從中低端手機(jī)CIS市場(chǎng)向高端手機(jī)CIS市場(chǎng)邁出的堅(jiān)定的一步，是格科微單芯片架構(gòu)和FPPI專利技術(shù)結(jié)出的豐碩果實(shí)，也標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)手機(jī)CIS一個(gè)全新時(shí)代的開(kāi)始。

臨港新工廠的投產(chǎn)將進(jìn)一步釋放格科微領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新能力，F(xiàn)ab-Lite模式意味著公司經(jīng)營(yíng)模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，在高端產(chǎn)品和定制化產(chǎn)品方面的響應(yīng)能力上會(huì)更上一層樓。

對(duì)于格科微來(lái)說(shuō)，新的征程開(kāi)始了。各項(xiàng)數(shù)據(jù)表明，在他們面前，有一片巨大的市場(chǎng)空間。