香港飛龍.online 官方授權發布的第4代「香港飛龍」標誌 本文内容： 公衆號記得加星標??，第一時間看推送不會錯過。近日，索尼發佈2024財年業績報告，因2024年主要客戶銷售額不及預期，疊加中國高端CIS廠商競爭加劇，致使其CIS市場份額與上一年持平，原本計劃在2025年實現60%市場份額的目標只能無奈推遲。這一消息不僅折射出當下CIS市場的格局變動，更串聯起行業數十載的起伏軌跡。回顧CIS市場發展史，可謂波瀾起伏。早期，索尼、三星等日韓大廠憑藉先發優勢和技術壁壘在CIS領域獨佔鰲頭，幾乎處於壟斷地位。然而，隨着時間推移和市場需求推動，以韋爾股份、思特威、格科微等爲代表的中國企業如雨後春筍般迅速崛起，在安防、車載、消費等領域突破技術瓶頸，正從追趕者向競爭者蛻變。如今，在全球CIS市場的版圖中，中國高端CIS逐漸嶄露頭角，從日韓獨大到中外對壘，正不斷衝擊着原有的市場格局。全球CIS競爭格局，變遷在CIS產業早期，各國企業在該領域可謂多點開花。1970年代，CCD（電荷耦合器件）技術率先實現圖像傳感商業化，但成本高昂且功耗較大。1976年，中國臺灣工研院引入CMOS工藝技術，開啓了亞洲半導體產業的早期探索。1993年，CMOS圖像傳感器（CIS）技術正式誕生，但受限於工藝水平，早期產品主要應用於低端攝像頭，市場規模有限。1997年，中國科學家王國裕和陸明瑩領銜開發出全球首款512x512彩色CMOS圖像傳感器，解決了自動曝光控制等關鍵技術難題，爲後續CIS產業化奠定基礎。與此同時，美國Agilent（惠普）、ST（意法半導體）等企業主導早期CMOS市場，2000年Agilent市佔率高達51%。來到新世紀，智能手機催生CIS爆發式增長。2001年，諾基亞手機搭載30萬像素CMOS攝像頭，標誌着CIS正式進入消費電子領域。2009年，索尼推出背照式（BSI）CIS技術，顯著提升低光成像能力，隨後被iPhone 4S採用，推動智能手機攝像性能革命。三星則在2013年推出ISOCELL技術，通過物理隔離減少像素串擾，進一步優化成像質量。2010年後，智能手機多攝趨勢進一步推動CIS需求激增。2010-2019年，全球CIS銷售額增長三倍，成爲增速最快的半導體品類之一。彼時，索尼憑藉BSI和堆棧式技術，市場份額從2010年的7%躍升至2015年的35%，超越三星成爲行業龍頭。2017年，索尼又發佈採用3D堆疊技術的IMX400，持續引領CIS產業發展潮流。至此，以索尼和三星爲代表的日、韓雙雄，成爲CIS市場的主導。索尼通過與蘋果深度綁定，佔據高端手機CIS市場70%以上份額，2022年全球市佔率達42%；三星依託垂直整合優勢，在中高端市場與索尼分庭抗禮，並通過代工模式擴大產能，2022年市佔率19%。但市場風雲變幻，中國廠商開始強勢崛起，極大地改變了CIS行業競爭格局。2019年，韋爾股份完成對豪威科技的收購，構建“設計+製造+封測”全產業鏈能力，成爲全球第三大CIS廠商。隨着智能手機、安防、車載等應用領域蓬勃發展，對CIS需求猛增，中國企業迎來發展機遇。國內CIS廠商在傳統市場積極爭取應用機會，不斷提升產品性能，從最初聚焦中低端市場，逐漸向高端邁進。在安防領域，我國自2010年大力推進平安城市、智慧城市等項目，大規模安防監控基礎設施建設，爲國內CIS行業注入強勁增長動力。與此同時，國內晶圓代工和封裝測試等產業鏈配套能力不斷提升，爲CIS市場發展提供有力支撐，諸多CIS企業如韋爾股份、格科微、思特威等在技術突破和市場拓展上成績斐然。豪威（韋爾股份）在智能手機、汽車電子等領域穩固地位並不斷突破；格科微原本主打低端手機、消費電子，現通過模式轉型，從Fabless轉向Fablite，打通設計-研發-製造-測試-銷售全環節，試圖向高性能拓展；思特威在安防監控領域全球領先、車載電子、機器視覺等領域技術實力逐步增強 。據相關數據統計，2023年CIS國產化率從2018年的8%已提升至25%。可見，隨着技術迭代與市場分化並行，CIS行業競爭愈發激烈。索尼雖仍具技術和市場優勢，但受大客戶訂單波動和中國市場競爭影響，壓力驟增。一方面，中國廠商憑藉性價比優勢與日益提升的技術水平，在中低端市場穩固腳跟的同時，逐步向高端市場滲透，擠壓索尼等傳統巨頭的市場份額；另一方面，全球市場需求變化、主要客戶銷售額波動，以及新興市場競爭加劇，都給索尼實現市場份額目標帶來重重阻礙。三星也將部分CIS產能轉向存儲芯片（如HBM），市場份額逐年下降。然而，中國廠商在實現國產化替代的進程中也面臨挑戰，如中低端市場可能面臨價格戰挑戰、高端技術突破、品牌影響力提升等。展望未來，CIS產業競爭將持續白熱化，技術創新、市場拓展、成本控制等將成爲企業制勝關鍵。CIS市場的發展歷程，本質是技術創新、應用拓展與全球產業競爭相互作用的結果。從日韓壟斷到中國崛起，從智能手機、安防監控到汽車電子，再到AR/VR、人形機器人等新興場景，CIS行業始終在變革中尋找新的增長極。未來，隨着中國廠商在高端技術上的突破和新興市場的爆發，全球CIS競爭格局或將迎來更深刻的重構。在此趨勢下，索尼、佳能、松下等日本企業並未鬆懈，正憑藉深厚技術底蘊與前瞻性佈局，力求繼續領航CIS行業發展。索尼，動作頻頻2024財年，儘管索尼CIS業務增長未達預期，但其影像與傳感解決方案（I&SS）部門仍交出亮眼成績單：銷售額同比增長12%至1.799萬億日元，營業利潤增長35%至2611億日元，以53%的市場佔有率穩居CIS市場榜首。作爲CIS領域的老牌勁旅，索尼面對市場變化，動作頻頻。在產能擴充上，於泰國擴建CIS新產線，與臺積電合資公司JASM在日本熊本縣緊密協作，併購置土地籌建新廠，爲後續發展夯實基礎。另外，面對CIS市場變化，索尼還從技術走勢、市場佈局、工藝策略、戰略合作、投資重點等多維度積極佈局，力求鞏固行業領先地位。預計2024-2030財年，索尼CIS業務CAGR達9%2025年6月13日，索尼半導體公佈CIS業務戰略，圍繞靈敏度/噪聲、動態範圍、分辨率、讀出速度和功耗五大功能軸推進發展。其CFO高野康弘強調，索尼將發揮平衡產品性能的優勢，加速新技術落地，儘管60%市佔率目標推遲，但戰略決心不變。對於未來圖像傳感器市場，索尼預測2024財年到2030財年的複合年增長率（CAGR）約爲 9%。預計I&SS部門2025財年銷售額增長至1.96萬億日元、營業利潤增長7%至2800億日元並創歷史新高，首席財務官Sue Lin解釋稱增長動力來自移動傳感器尺寸擴大，即便日元預計升值也能通過產品溢價支撐業績。CIS市場價值基礎預測（圖源：索尼半導體解決方案）索尼集團總裁十時裕樹表示，移動設備圖像傳感器將持續向大尺寸演進，爲滿足客戶對分辨率、噪聲性能等需求，將引入新一代製造工藝，結合雙層晶體管像素堆疊CMOS技術，打造高附加值產品。新工藝投資將聚焦移動傳感器，分階段實施至2030年，規模接近上一中期計劃的9300億日元，投資節奏與熊本新工廠投產進度掛鉤，基於需求評估避免前期不必要投入。“視頻”引領，CIS邁向“更高密度”在中長期業務方向上，I&SS部門明確將主力移動圖像傳感器定義爲“增長驅動業務領域”，工業/社會基礎設施用攝像頭和圖像傳感器爲“盈利業務領域”，車載傳感器、系統解決方案、OLED微型顯示器、半導體激光器等爲“戰略業務領域”，並圍繞各方向開展業務。索尼半導體總裁指田真司指出，“視頻”是市場增長核心驅動力，二維（2D）成像技術是關鍵，需融合深度、時間和光譜等多維度信息提升傳感器價值。圖像傳感器技術演進的方向（圖源：索尼半導體解決方案）未來移動攝像頭需在靈敏度/噪點、動態範圍、分辨率、讀取速度和低功耗五個方向全面發展，索尼將發揮綜合技術優勢，消除性能間的權衡取捨。移動相機性能演進的五大軸心（圖源：索尼半導體解決方案）順應智能手機攝像頭髮展趨勢，索尼依靠技術革新推動業務，大尺寸趨勢預計持續至2030財年，但主攝像頭尺寸從2028財年起趨於穩定，副攝像頭尺寸在2029-2030財年小幅增加。移動圖像傳感器市場尺寸更大化的預測（高端機型）（圖源：索尼半導體解決方案）指田真司認爲，僅靠尺寸增加來提升面向未來視頻性能市場的特性存在侷限，“高密度”將成新發展方向，包括平面方向的工藝節點調整和垂直方向的多層化，通過元件高密度安裝提升傳感器性能。工藝與技術創新：尖端與成熟並存，三層堆疊升級在工藝節點上，索尼采用尖端與成熟工藝並存策略。現有成熟工藝可平衡特性與成本，但提升性能已近極限，需推出尖端工藝實現突破。兩種工藝按需使用，根據用途靈活調整，尖端工藝用於推動“實時創作”，成熟工藝用於平衡性能與成本，提高設施利用效率。工藝節點適配（圖源：索尼半導體解決方案）技術創新上，索尼發力多層技術，採用升級後的三層堆疊技術。以雙層晶體管像素堆疊CMOS傳感器爲基礎，三層堆疊可在像素和邏輯間疊加功能，增強性能。關於多層化技術（圖源：索尼半導體解決方案）通過工藝節點適配和多層化可實現特性增強。將先進工藝與多種技術結合，能改善靈敏度/噪聲和動態範圍。多層化通過整合RGB像素、基於事件的視覺傳感器（EVS，僅捕捉拍攝對象變化）以及邏輯電路，可實現高清、高幀率的視頻捕捉，拓展至更多應用領域。通過工藝節點調整和多層化實現特性增強的示例（圖源：索尼半導體解決方案）市場佈局：車載成戰略重點，深化戰略合作車載業務被索尼定位爲“戰略業務領域”，多鏡頭攝像頭趨勢推動市場增長，預計到2030財年，車載攝像頭市場規模相較2019財年增長超七倍。車載市場多鏡頭攝像頭的預測（圖源：索尼半導體解決方案）索尼關注汽車行業趨勢，重視車載攝像頭識別性能，聚焦動態範圍、LED閃爍抑制、分辨率、靈敏度/噪聲等性能提升，消除特性間的矛盾，加強與汽車製造商合作。索尼設定2026財年實現43%車載市場份額目標，2024財年已達37%，按計劃穩步推進。車載攝像頭性能的五大發展方向（圖源：索尼半導體解決方案）指田先生強調，汽車領域商業化十多年後終於看到收益貢獻，在第五次中期經營計劃期間實現盈利是必須達成的絕對目標，並將以此爲基礎持續開展業務。在戰略業務領域，索尼與希捷合作15年開發的HAMR技術HDD半導體激光器計劃於2024財年量產，並與西部數據建立合作關係。索尼看好該領域前景，預計客戶羣將不斷擴大，HAMR業務中長期將穩步增長。關於 HAMR 的半導體激光器（圖源：索尼半導體解決方案）在傳感器前端和邏輯領域引入先進工藝索尼在圖像傳感器領域持續推進工藝精細化與邏輯電路升級，以鞏固技術優勢。在傳感器工藝方面，索尼認爲微細加工技術無法唯一決定傳感器特性，其利用40納米工藝提升特性，結合專有技術擴展五邊形特性（靈敏度/噪聲、動態範圍、分辨率、讀出速度、功耗）。因視頻需求增長使特性提升接近極限，索尼將通過28nm至22nm設備組提高前端工藝精度，採用高密度方法改善暗光特性，均衡擴展五邊形特性，優先從各像素尺寸關鍵特性入手，新工藝在長崎工廠推行，本中期計劃（2024-2026財年）進行開發投資，量產投資在下一中期計劃後實施。邏輯電路上，索尼專注40nm和22nm，計劃引入12nm工藝，通過提高數字信號處理集成度實現低功耗、高速度、高功能。12nm工藝按產品組合應用，臺積電JASM計劃採用該工藝，索尼向臺積電下單，由其分配晶圓廠，JASM正增加22nm和12nm產能，索尼12nm晶圓廠尚未量產，將由臺積電選擇首家量產晶圓廠。索尼：投資計劃有調整，仍聚焦核心業務此前，索尼設定到2025年實現圖像傳感器市場60%價值份額的目標，但已透露該目標將推遲數年。高野強調，雖市場份額目標推遲，但贏得市場的目標不變，公司將繼續朝着60%的目標運營業務。圖像傳感器資本投資計劃（圖源：索尼半導體解決方案）在第五個中期計劃中，公司原計劃謹慎投資，將資本投資維持在比第四個中期計劃（約9300億日元）更低水平。然而，由於移動傳感器尖端工藝引入早於預期、建設成本上升等因素，投資額預計將增加，與尖端工藝相關的資本投資規模預計佔第五個中期計劃期間的一半左右。此外，公司計劃在下一個中期計劃（2027-2029財年）逐步引入先進工藝量產，索尼稱此期間圖像傳感器資本投資總額“可能接近上一個中期計劃的規模（約9300億日元）”。同時，爲提高投入資本效率，公司將繼續探索包括各種輕晶圓廠措施在內的最佳形式，以合理控制投資水平。面對CIS行業的激烈競爭，索尼在技術創新、市場佈局和資本投入等多方面積極謀劃，力求在未來市場中繼續引領行業發展。佳能，積極破局承諾繼續自主研發傳感器佳能在CIS市場雖份額不及索尼，但也在積極破局。在圖像傳感器研發領域，因高昂成本，多數製造商選擇與索尼半導體等公司合作，但佳能是其中的少數堅持自主研發者。今年2月，在日本橫濱舉行的CP+展會期間，佳能執行團隊接受採訪時明確表達了維持公司內部圖像傳感器開發工作的意願。佳能執行副總裁兼影像集團負責人Go Tokura表示，儘管傳感器開發需大量投資，佳能仍會堅持當前方向，持續爲相機的內部傳感器開發投入資源。他強調，保持內部開發戰略至關重要，這有助於佳能維持產品差異化，例如實現高質量的R1十字型自動對焦功能。在全局快門技術方面，雖然索尼是目前唯一推出配備全局快門消費級相機的製造商，但佳能在工業和科學產品線中已擁有衆多全局快門傳感器。關於是否將這項技術引入可換鏡頭消費級相機，Tokura表示，佳能深知全局快門的重要性，也清楚其面臨的挑戰，比如動態範圍問題。佳能認爲目前全局快門技術的優勢不足以彌補其帶來的性能犧牲，至少在現階段不會貿然引入。而在高分辨率傳感器領域，儘管佳能暫無推出旗艦R1相機高分辨率版本的計劃，但其傳感器開發團隊已取得顯著成果。今年1月，佳能發佈了一款4.1億像素（24,592×16,704像素）的35毫米全畫幅CMOS傳感器，創下該規格傳感器的像素新紀錄，其分辨率相當於24K（全高清的198倍、8K的12倍），用戶可對圖像任意裁剪並大幅放大仍保持高分辨率。圖源：佳能不同於多數超高像素傳感器採用中畫幅或更大畫幅，該傳感器採用35mm全畫幅格式，能與全畫幅鏡頭組合使用，助力拍攝設備小型化。爲解決高像素帶來的數據讀取時間延長問題，它採用背照式堆疊結構和重新設計的電路圖案，實現每秒3280萬像素的超高讀出速度，可每秒8幀傳輸視頻，還具備“四像素合併”功能，啓用後能以每秒24幀拍攝1億像素視頻並提升靈敏度。Tokura透露，公司正開發通用無反相機傳感器，以跨領域共享方式推進技術研發，雖暫無法透露具體產品計劃，但希望發揮該傳感器性能實現更大打印尺寸、更精細分辨率並提升幀率、靈敏度和信噪比，不過他指出以現有技術開發一億像素相機需在高感光度、連拍等多方面妥協，否則價格飆升且尺寸難符舒適拍攝需求，故目前商業化時機尚未成熟，但未來有信心實現目標。該傳感器預計應用於監控、醫療、工業等需極高分辨率領域，是佳能憑藉多年影像技術積累推出的突破性產品，其還在同步推進SPAD傳感器等技術研發，持續爲社會發展貢獻力量。推出高動態範圍SPAD傳感器，突破光環境限制2025年6月12日，佳能在日本京都舉行的超大規模集成電路技術與電路研討會上宣佈，已開發出一款2/3英寸SPAD（單光子雪崩二極管）傳感器。佳能新開發的SPAD傳感器（原型）據瞭解，該傳感器像素約210萬，動態範圍達156dB，通過獨特的“加權光子計數”技術，解決了傳統SPAD傳感器在高照度下的白斑問題與高功耗痛點，同時實現低光環境與強光對比場景的清晰成像，目前正推進量產規劃。加權光子計數技術的簡化圖示：第一個入射光子到達的時間越早，入射光就越亮SPAD傳感器基於“光子計數”原理，可逐顆檢測入射光子並計數，具備無噪聲讀取與高精度測距能力。但傳統SPAD依賴逐顆光子計數，存在兩大侷限：高照度失效：強光下光子數量超出處理閾值時，無法分離單個光子，圖像出現白斑；功耗過高：每個光子獨立計數消耗大量功率，制約實際應用場景。而佳能採用的“加權光子計數”技術的新方案，通過“時間-照度”關聯估算光子總量，在動態範圍、功耗與抗閃爍性能上實現質的提升。佳能新傳感器採用創新技術路徑：光子數量估算替代逐顆計數：利用光子入射頻率與照度的相關性，通過測量首顆光子到達像素的時間，估算特定時間段內的光子總量。此舉避免了強光下的光子“過載”，杜絕白斑現象，同時將動態範圍提升至傳統傳感器的5倍（156dB）。功耗與抗閃爍性能優化：通過降低光子檢測頻率，每像素功耗減少約75%；針對LED光源（如交通信號燈）的閃爍問題，技術可減輕光線波動對成像的干擾。加權光子計數可以在高照度和低照度下檢測光子佳能預計該傳感器將在三大領域發揮作用：車載與自動駕駛：解決傳統CMOS傳感器在隧道出口、夜間等明暗突變環境中的可視性問題，滿足自動駕駛安全標準對傳感器的高動態範圍需求；監控與工業檢測：低光環境下的清晰成像能力，適用於安防監控、工業設備狀態監測等場景；特殊環境拍攝：結合SPAD傳感器原有的高速測距功能，可用於需要精準距離感知的專業設備。憑藉156dB的出色高動態範圍性能，可捕捉清晰的圖像，包括明亮和黑暗的物體此次技術突破是佳能持續投入傳感器自主研發的成果之一。佳能表示，將繼續通過跨領域技術共享優化SPAD傳感器性能，力爭實現量產落地，爲解決自動駕駛、公共安全等社會課題提供技術支撐。整體來看，佳能有望依託自身光學技術優勢，持續優化CIS性能，提升在新興應用場景中的競爭力，拓展市場版圖。松下，發力CIS松下則在工業垂直雪崩光電二極管（VAPD）CMOS圖像傳感器上發力。日本松下公司的Inoue等人在題爲《基於垂直雪崩光電二極管 (VAPD)的CMOS圖像傳感器的穩健像素設計方法》的論文中寫道：我們提出了一種基於垂直雪崩光電二極管的CMOS圖像傳感器的穩健像素設計方法，考慮了三個關鍵的實際因素：（i）“無保護環”像素隔離佈局（ii）對施加電壓和溫度“不敏感”的器件特性（iii）在強光照射下穩定工作。通過解決電場集中和像素隔離之間的權衡關係建立了“無保護環”像素設計。通過模擬和實驗驗證了優化策略的有效性。爲了實現對電壓和溫度變化的不敏感性，全局反饋電阻器可以有效抑制光子檢測效率和暗計數率等器件特性的變化。還引入了像素內溢流晶體管以增強對強光的抵抗力。通過對122種不同芯片進行特性分析，並對5種芯片進行高溫強光照射操作測試，在125°C下進行1000小時，承受相當於10kLux的940nm光照，從而驗證了所製造的VAPD-CIS的穩健性。未來，松下可能會將此類技術進一步優化並拓展應用範圍，在工業檢測、安防監控等對傳感器穩定性要求嚴苛的領域深耕，以技術創新塑造差異化競爭優勢。由於內容比較專業，具體內容和測試驗證結果，感興趣的朋友可點擊文末“閱讀原文”自行查閱：《基於垂直雪崩光電二極管 (VAPD) 的CMOS圖像傳感器的穩健像素設計方法》。論文部分截圖結語從索尼的多元因素推動到佳能的高動態範圍SPAD傳感器，再到松下的魯棒像素設計，日本廠商正以技術創新回應CIS市場挑戰。與此同時，中國CIS企業在國產化替代之路上加速追趕，不斷向高端市場發起衝擊。未來，全球CIS市場的競爭將更趨激烈，技術迭代與市場重構並行，一場圍繞CIS性能與應用場景的較量正全面展開。*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅爲了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。今天是《半導體行業觀察》爲您分享的第4073期內容，歡迎關注。加星標??第一時間看推送，小號防走丟求推薦 (本文内容不代表本站观点。) --------------------------------- |
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