電子發燒友網報道(文/黃山明)近日,晶合集成公開宣布,與思特威聯合推出了業內首顆1.8 億像素全畫幅(2.77 英寸)CMOS圖像傳感器(CIS)。晶合集成表示,這顆CMOS的成功試產,既標志著光刻拼接技術在大靶面傳感器領域的成功運用,也為未來更多大靶面全畫幅、中畫幅傳感器的開發鋪平了道路。
從市場格局來看,當前CMOS圖像傳感器市場集中度較高,2021年前三大CMOS傳感器企業占有75%的市場,其中索尼以約39%的市占率位居第一,其次為三星和豪威科技(已被韋爾收購),而晶合集成此次推出的CMOS,打破了索尼在超高像素CIS領域中的壟斷地位。
國產1.8以像素相機全畫幅CMOS成功試產
CMOS圖像傳感器是一種將光信號轉換為電信號,并進一步轉換為數字信號的芯片,廣泛應用于智能手機、數碼相機、自動駕駛、安防監控和物聯網等領域。其制造工藝從早期的前照式(FSI)發展到背照式(BSI),再到當前的堆棧式BSI技術,其圖像質量提升越發快速。
從20世紀50年代的光電倍增管,到1970年CCD圖像傳感器的發明,再到90年代末CMOS圖像傳感器的興起,技術不斷演進。CMOS圖像傳感器因其小型化、低功耗和成本效益等優勢,逐步取代了CCD成為市場主流。
市場規模上,據IDC數據顯示,2021年中國CMOS圖像傳感器行業市場規模為848.6億元,預計到2026年將增長至1247.7億元人民幣,其中消費電子領域的應用比例最高,達到73%。技術進步和市場需求的增長推動了行業的快速發展,特別是在智能手機、安防監控、汽車電子和機器視覺等應用領域。
但市場的穩定增長背后,是高度集中的市場。以索尼為代表的企業,長期占據全球CIS領域主要市場份額。但隨著智能手機、車載攝像頭、醫療內窺鏡等需求的增加,加上全球貿易環境的變化,對國產CIS需求與日俱增。
此次晶合集成與思特威聯合推出的1.8 億像素全畫幅CMOS圖像傳感器,便為高端單反相機應用圖像傳感器提供了更多的選擇。
值得一提的是,這款芯片是基于晶合集成自研的55nm工藝平臺,并攜手思特威共同開發光刻拼接技術,攻克了在像素陣列中拼接精度管控以及良率提升等困難,成功突破了在單個芯片尺寸上,所能覆蓋一個常規光罩的極限,同時確保在納米級的制造工藝中,拼接后的芯片依然保證電學性能和光學性能的連貫一致。
這款產品的試產,不僅標志著光刻拼接技術在大靶面傳感器領域的成功運用,也為未來更多大靶面全畫幅、中畫幅傳感器的開發鋪平了道路。并且該產品還具備1.8億超高像素8K 30fps PixGain HDR模式高幀率及超高動態范圍等性能,可兼容不同光學鏡頭,提升產品在終端靈活應用的適配能力,可以為超高像素全畫幅CIS領域提供除索尼外更多一種選擇。
除了可以應用在相機領域外,比如在醫療內窺鏡領域也將有望得到廣泛應用。國內的內窺鏡在CIS技術的發展下,已經由過去的標清向著4K過渡,目前大多數國產內窺鏡研發廠商選擇以4K技術作為首要的技術突破點。但隨著晶合集成CIS芯片的發布,有望將國產內窺鏡推向8K分辨率,在清晰度和色彩還原度上可以達到甚至超過進口品牌的水平。
國產CIS正在快速崛起
得益于其在各個應用領域的廣泛需求以及技術的持續進步,CIS市場呈現出穩定增長的趨勢。中國市場尤其表現出了強勁的增長勢頭,并在全球市場中占據了重要的地位。
據研究機構Frost&Sullivan預測,2024年,全球智能手機后置多攝滲透率將提升至91%,在手機市場進入存量競爭后,攝像頭數量的增加將直接帶動CIS市場需求的上升。而索尼長期以來一直是全球最大的智能手機CIS供應商,在2021年上半年占據了約42%的市場份額.
但國產CIS廠商近幾年發展迅速,如被韋爾收購的豪威科技本身便是一家專注于CIS技術的半導體公司,已經推出了2億像素的高分辨率傳感器,進入到高端手機市場,達到與三星相當的水平。已經形成了50MP CIS市場的全系列產品布局,包括OV50H、OV50E、OV50A、OV50D等。其中OV50H傳感器已先后被應用于小米14系列、iQOO 12系列上。
此外,思特威在2022年也推出了50MP產品SC550XS和52MP產品SC520XS,進入高分辨率手機CIS市場。近期更是推出了手機應用系列13MP分辨率1/3.06英寸圖像傳感器新品——SC130HS,具有高性能、低功耗、小尺寸等特點,目前已接受送樣,預計將于2024年Q3實現量產。
格科微也在2023年底宣布轉型為Fab-Lite模式,并發布了單芯片5000萬像素CIS,挑戰索尼等國際廠商的市場地位。
除了智能手機CIS外,汽車CIS更是競爭激烈,資料顯示,CIS為車載攝像頭模組核心感光芯片,是影響攝像頭成像性能的關鍵,占據攝像頭模組物料成本的50%以上。有機構預測,2025年全球車載CIS市場規模將從2021年的19.1億美元增長至32.7億美元,CAGR為15.4%,國產新勢力車廠ADAS升級領先行業,為本土CIS產業帶來發展機遇。
國內廠商如豪威推出了小尺寸、低功耗圖像傳感器OX08D10,這款傳感器采用了TheiaCel技術,擁有800萬像素,可以為ADAS和自動駕駛的車外攝像頭提供更高的分辨率和圖像質量,從而提升汽車安全性。
思特威作為國內少數能夠提供車規級CIS解決方案的廠商,公司已針對車載影像類、感知類與艙內三大應用場景累計發布了10余款產品,涵蓋了1MP-8MP分辨率的汽車感知與影像細分應用需求。根據Yole數據顯示,2022年思特威在車載CIS領域,已經位居全球第四,國內第二位。
不僅是CIS本身,在封裝上,如華天科技提供了基于TSV的CIS晶圓級封裝技術,在提升圖像傳感器性能和功能集成度方面具有顯著優勢。如今加上晶合集成在CIS芯片上的制造能力,讓國產CIS技術實力快速逼近國際大廠,為海內外企業提供更多的選擇。
總結
CIS領域過去一向是索尼、三星的專場,但隨著國內企業近幾年來不斷發力,讓市場格局有了巨大的變化。這些企業不僅在國內市場上獲得了認可,也在國際市場上展現出強大的競爭力。例如,豪威科技的CIS產品已經被多家國產手機廠商采用,用于提升手機的影像性能。伴隨著晶合集成與思特威聯手打造的新款產品推出,國內CIS技術實力將進一步拉近與海外企業的差距,甚至與之分庭抗禮。
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