圖片來源 @視覺中國
文 | 半導體産業縱橫
近日，業内傳出，圖像傳感器大廠豪威集團發布内部信，宣布進行成本控制，目标是 2023 年成本減少 20%。降本的措施包括：停止所有招聘、全集團所有地區春節期間都停工；停發季度獎金和其他任何形式獎金；嚴格控制支出；一些研發項目減少 NRE 支出。消息一出，引發業内讨論，國内最大的 CMOS 企業開始過 " 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）一直保持增長态勢。
2019 年時，因為手機市場需求大規模爆發，在 CIS 市場，以 2M/5M/VGA 為主的低像素 CIS 嚴重缺貨，同時中高像素的産能也越發緊張。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%。
随着新冠爆發的刺激，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展，全球 CIS 總銷售額将增長 19%，達到 228 億美元，這将是自 2010 年以來全球銷售額連續第十次創曆史新高。
今年 CMOS 圖像傳感器市場情況似乎發生了變化。IC Insights 預測，2022 年 CIS 市場将出現 13 年來的首次下降 11% 至 61 億顆，同時銷售額也将下降 7% 至 186 億美元。
CIS 的需求放緩是由衆多因素影響的，首先是主流智能手機和電腦的需求疲軟，影響 CIS 市場情況。手機市場作為最大的 CMOS 圖像傳感器終端市場占整個 CIS 市場的七成。今年智能手機行業異常嚴峻，今年前三季度，國内市場手機總體出貨量累計 1.96 億部，同比下降 21.1%。手機行業的不樂觀自然的傳導到上遊 CIS 供應鍊。其次是 CIS 需求增長點也在變慢，前兩年不斷比拼在手機中增加的攝像頭，帶來了巨大的 CIS 需求增長，但如今除了某些高端智能手機包含 5 個以外，大多數手機的攝像頭的平均值都保持在 3 個左右，不再增加的攝像頭需求也使得 CIS 愈發雪上加霜。
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比下降 12.4%。
國内 CIS 廠商也不好過，上文提到的豪威集團除了近日發布内部郵件外，在今年第三季的業績發布會上就已經表示，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 萬像素圖像傳感器産品以及部分庫齡較長的産品等存在減值迹象的資産計提存貨跌價準備。
頭頂國産 CMOS 之光的格科微今年一改去年的增長态勢，進入業績下滑通道。格科微前三季度實現營業總收入 45.71 億元，同比下降 13%；實現歸母淨利潤 5.55 億元，同比下降 40.5%。
主營業務為 CMOS 圖像傳感器的思特威同樣表示，今年前三季度，公司實現營業收入 16.54 億元，同比減少 19.00%；歸屬于上市公司股東的淨利潤為 -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。部分業内人士認為，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複。
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；小像素也的确不利于感光。
但事實就是，這麼多年來手機 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，從上至下都有着更高像素的市場需求，那麼像素當然要做小。
随着手機像素卷到 1 億後，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（μ m）像素。與上一代的三星 0.64 微米（μ m）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域直徑。這意味着 ISOCELL HP3 可以減少 20% 攝像頭模組面積，使智能手機廠商可以确保其高端産品機身的輕薄。
在 2 億像素方面，國産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 µ m 的超小型 2 億像素圖像傳感器 OVB0A ，專為高端智能手機的後置（廣角）主攝像頭而設計。據介紹，OVB0A 采用豪威科技 PureCel Plus ‑ S 堆疊芯片技術，能夠在更小的 0.56 µ m 像素尺寸中保持極高的分辨率，将 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 月份豪威剛發布了全球最小的 0．61 μ m 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，可見國内 CMOS 廠商實力不斷進步。
盡管三星、豪威兩大企業都紛紛公布自己達到 2 億像素的産品，但卻未見索尼這位 CIS 界頂流的身影。從市場份額來看，2022 年索尼占據全球 39% 的份額、三星占據 24%、豪威占據 12.9% 的份額，索尼仍占據全球的領先地位。作為全球最大的 CMOS 圖像傳感器供應商的索尼，其産品的主流參數仍在 5000 萬像素。
索尼似乎并不着急。實際上，在早在 2016 年年初，索尼就已經與飛思聯手推出了 1 億像素中畫幅相機 XF100MP，其中 1 億像素 CIS 就是索尼生産的。并且在 2021 年年底，索尼宣布已成功開發出全球首創的雙層晶體管像素堆疊式 CMOS 圖像傳感器技術。
相比之下，在傳統的堆疊式 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化光電二極管和像素晶體管層的架構，從而使飽和信号量相比于傳統圖像傳感器增加約一倍，進而擴大動态範圍。
這項新技術使動态範圍擴大并降低了噪點，将避免在有明暗差（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（例如室内、夜間）的場景下也能拍攝高質量低噪點的圖像。索尼将通過雙層晶體管像素技術緻力于實現更高質量的成像，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新，可對最終成像做出更多的優化。
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。
今年國内 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着。在最近的業績發布會上，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，研發效率有了倍速提升。"
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，後續将向 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 CMOS 圖像傳感器—— SC430LA。據了解，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 ) ，相較業内同規格工業産品提升 10%，在工業低照環境下提供更多真實有效的影像信息，實現 4K 分辨率。
結語
CMOS 圖像傳感器的更新換代和新應用場景層出不窮，廠商必須保持持續的研發創新，根據最新技術發展趨勢和市場需求持續進行産品叠代；此外，廠商也必須對主流技術叠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展的大方向。無論是國内廠商還是國外廠商，技術叠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，持續推動着 CMOS 的發展和叠代。
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