近日,，有關(guān)于CIS芯片的消息不斷，使得CIS芯片在產(chǎn)業(yè)內(nèi)又“小火”了一把,。

5月20日,，思特威（上海）電子科技股份有限公司在上海證券交易所科創(chuàng)板上市,。思特威是一家專門從事CMOS圖像傳感器芯片產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷售的高新技術(shù)公司,；5月22日,，CIS芯片龍頭韋爾股份宣布投資北京君正，據(jù)稱是看重車用MCU和存儲(chǔ)芯片,。加上韋爾股份本身在車用CIS芯片的積累,，可以預(yù)見韋爾股份已經(jīng)將下一個(gè)業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)押注在了汽車電子上。

這僅僅是CIS芯片市場(chǎng)的縮影,，除此之外風(fēng)云變幻的CIS芯片市場(chǎng),，又將走向何方呢？

CIS芯片技術(shù)走向何方,？

單像素尺寸不斷縮小,，CIS芯片尺寸增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯

像素是CIS芯片中很重要的一個(gè)參數(shù)。像素?cái)?shù)量×單像素面積＝實(shí)際感光面積。像素?cái)?shù)量,、單像素面積與實(shí)際感光面試是正相關(guān)的,，在感光面積不變的前提下，增加像素?cái)?shù)量可以讓手機(jī)圖像解析度提高,。

然而,，像素?cái)?shù)量的增加會(huì)導(dǎo)致CIS芯片尺寸的增長(zhǎng)。但是,，CIS芯片面積越小,，晶圓代工成本就越低，為了降低成本,，縮小單個(gè)像素面積成了行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),。

基于行業(yè)多年來的不懈投入研發(fā)，現(xiàn)在的像素尺寸已經(jīng)比早年小了許多,。早年前,，單像素尺寸為 2．0μm，而今年2月份,，國(guó)內(nèi)CIS芯片廠商豪威科技正式宣布,，實(shí)現(xiàn)了世界最小0．56μm像素技術(shù)。

但是,，像素做得越小,，同工藝下其感光能力就越差。雖然單像素尺寸在縮小,，但是像素?cái)?shù)量增加的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單像素縮小的幅度,。像素做不小，整個(gè)CIS芯片自然也就做不小,。

因此,，CIS芯片并沒有遵循摩爾定律，越做越小,。相反,，CIS芯片的尺寸依舊在增長(zhǎng)。以手機(jī)市場(chǎng)為例,，一些品牌的高端旗艦機(jī)因?yàn)橐非蟪上裥Ч?，多采用高像素的方案，搭載的CIS芯片尺寸越來越大,，這也導(dǎo)致了手機(jī)攝像頭的尺寸越來越大,，甚至占滿手機(jī)背面1／3的位置。

CIS芯片也講3D堆疊

背照式結(jié)構(gòu)和3D堆疊式結(jié)構(gòu)的發(fā)展推動(dòng)了CIS芯片的發(fā)展,。

背照式的電路層位于感光二極管的后面,，可以避免金屬走線,、晶體管的影響，增加感光像素的進(jìn)光量,，就算是面對(duì)光線比較暗的場(chǎng)景,，也能拍攝畫質(zhì)高的影像。

背照式結(jié)構(gòu)推動(dòng)了堆疊式CIS芯片的發(fā)展,，第一代堆疊式CIS芯片使用TSV工藝將傳感器芯片連接到邏輯芯片,。CIS芯片的堆疊結(jié)構(gòu)使得可以針對(duì)像素單元和電路單元分別構(gòu)建芯片并進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，因此像素單元可針對(duì)高畫質(zhì)優(yōu)化,，電路單元可針對(duì)高性能優(yōu)化,。

隨著堆疊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，3D堆疊也應(yīng)運(yùn)而生,，上層為背照式CIS芯片,，中層為DRAM，下層為邏輯外圍電路,。DRAM用作具有高傳輸帶寬的幀存儲(chǔ)器和圖像數(shù)據(jù)的臨時(shí)緩存器,，每一層通過TSV連接，像素輸出信號(hào)通過像素陣列外圍區(qū)域中的兩級(jí)TSV連接到邏輯電路,。將數(shù)字轉(zhuǎn)換后的圖像數(shù)據(jù)從下層的邏輯電路傳輸?shù)叫酒虚g層的DRAM芯片進(jìn)行存儲(chǔ),。DRAM層作為一個(gè)臨時(shí)儲(chǔ)存區(qū)，能夠加速像素讀出掃描,，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高速拍攝,。

CIS芯片與AI的逐步融合

Yole Développement認(rèn)為CIS芯片的技術(shù)趨勢(shì)是將AI與CIS芯片集成。

行業(yè)內(nèi)常見的CIS芯片＋AI的模式有兩種,。

第一種是將CIS芯片與AI計(jì)算相結(jié)合，CIS芯片除了可以輸出圖像,，還可以直接輸出AI算法計(jì)算的結(jié)果,，這種模式的特點(diǎn)是低功耗的人工智能分析，多應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴式智能設(shè)備,；第二種是為AI應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的CIS芯片,，此類CIS芯片輸出的內(nèi)容和方式與傳統(tǒng)的CIS芯片有區(qū)別。這類CIS芯片它突破了傳統(tǒng)CIS芯片固定幀率的特性,，可支撐一些重要的工業(yè)和智能車應(yīng)用,。

近年來，一些CIS芯片廠商為其CIS芯片產(chǎn)品融入AI算力,，例如索尼,。

2020年5月，索尼宣布發(fā)布IMX500和IMX501,，據(jù)稱是世界上第一款配備AI處理功能的CIS芯片,。該CIS芯片本身包含 AI 處理功能,，可以實(shí)現(xiàn)高速邊緣AI處理和僅提取必要的數(shù)據(jù)，從而在使用云服務(wù)時(shí)減少數(shù)據(jù)傳輸延遲,，解決隱私問題,，并降低功耗和通信成本。新產(chǎn)品旨在用于零售和工業(yè)設(shè)備行業(yè)的各種應(yīng)用,，并有助于構(gòu)建與云連接的最佳系統(tǒng),。

CIS芯片應(yīng)用走向何方？

Counterpoint預(yù)測(cè),，受智能手機(jī),、汽車、工業(yè)和其他應(yīng)用需求增長(zhǎng)的推動(dòng),，2022年全球CIS芯片市場(chǎng)銷售規(guī)模預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)7％,，達(dá)到219億美元。

而針對(duì)不同細(xì)分市場(chǎng)的表現(xiàn),，Counterpoint表示,，手機(jī)市場(chǎng)作為最大的CIS芯片終端市場(chǎng)，預(yù)計(jì)將在2022年貢獻(xiàn)整個(gè)市場(chǎng)總收入的71．4％,，其次是汽車（8．6％）,、監(jiān)控（ 5．6％）、數(shù)碼相機(jī)（3．1％）,、PC／平板電腦（3％）和工業(yè)（2．9％）,。

從手機(jī)市場(chǎng)來看，手機(jī)是CMOS圖像傳感器的最大應(yīng)用市場(chǎng),，雖然手機(jī)銷售動(dòng)能放緩,，但手機(jī)搭載三顆以上相機(jī)的多鏡頭設(shè)計(jì)已是主流，受益于此,，手機(jī)CIS芯片銷售額持續(xù)增長(zhǎng),。據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Strategy Analytics數(shù)據(jù)顯示，2021年全球智能手機(jī)CIS芯片市場(chǎng)營(yíng)收為151億美元,，與2020年相比增長(zhǎng)了3％以上,。

多年來，該市場(chǎng)由索尼領(lǐng)導(dǎo),，其次是三星和豪威,。其中，索尼以45％的收入份額居首,，三星占26％,，豪威占11％。2021年,，這前三大供應(yīng)商在全球智能手機(jī)圖像傳感器市場(chǎng)占據(jù)了近83％的收入份額,。

從汽車市場(chǎng)來看,，隨著汽車電動(dòng)化、智能化,、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢(shì),，汽車市場(chǎng)已經(jīng)成為CIS芯片銷售的第二增長(zhǎng)極。車載CIS芯片需求的快速增長(zhǎng)得益于智能駕駛在汽車領(lǐng)域的普及,，除此之外,，還有車載攝像頭數(shù)量增加、標(biāo)配倒車影像,。

根據(jù)Yole Développement的數(shù)據(jù),，2020年全球車載CIS芯片市場(chǎng)的營(yíng)收額達(dá)到14．4億美金，占整體CIS芯片年?duì)I收的7％,，預(yù)計(jì)到2026年車載CIS芯片出貨量將達(dá)到3．64億顆,。

安森美是車載CIS芯片行業(yè)的龍頭企業(yè)，市場(chǎng)占有率達(dá)到60％,，在車載CIS芯片行業(yè)占據(jù)壓倒性地位,。豪威在車載CIS芯片市場(chǎng)排名第二，且在2018－2019年間市場(chǎng)份額上升9％,。除了上述兩大玩家,，索尼和三星作為車載CIS芯片領(lǐng)域的后來者，發(fā)力較晚,。索尼在2015年宣布進(jìn)入車載CIS芯片市場(chǎng),，三星則到2021年才進(jìn)軍車載CIS芯片市場(chǎng)。

再來看安防市場(chǎng),，根據(jù)Frost＆Sullivan統(tǒng)計(jì),，2020年安防監(jiān)控領(lǐng)域CIS芯片的出貨量和銷售額分別為4．2億顆和8．7億美元，分別占比5．4％和4．9％,。未來隨著安防監(jiān)控行業(yè)整體市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,，預(yù)計(jì)2025年出貨量和銷售額將分別達(dá)到8．0億顆和20．1億美元，占比將分別上升至6．9％和6．1％,，預(yù)期年均復(fù)合增長(zhǎng)率分別為13．75％和18．23％。

2020 年國(guó)內(nèi)公司思特威在安防領(lǐng)域CMOS圖像傳感器出貨量達(dá)到1．46億顆,，出貨量位居全球第一,。業(yè)績(jī)方面，2021 年公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收26．89億元,，同比增長(zhǎng)76．10％,，歸母凈利潤(rùn)3．98 億元，同比增長(zhǎng)229．23％,。

CIS芯片產(chǎn)業(yè)鏈走向何方,？

據(jù)Counterpoint數(shù)據(jù),，從頭部的CIS芯片供應(yīng)商所占的營(yíng)收份額來看，預(yù)計(jì)索尼將在 2022 年獲得 39．1％收入份額,，排名第一,；其次是三星（24．9％）、豪威科技（12．9％）,、格科微（4．7％）,、安森美（4．5％）、SK海力士（3．6％）,、意法半導(dǎo)體（2．5％）和思特威（2．3％）,。

與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈相同，CIS芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈主要分為設(shè)計(jì),、代工和封裝測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié),，由于CIS芯片的像素層的設(shè)計(jì)工藝類似于模擬芯片，對(duì)制造工藝的要求較高,，所以索尼,、三星等龍頭企業(yè)采用IDM模式，其他一些企業(yè)多采用Fabless模式,。

主要CIS芯片廠商對(duì)比

出貨跟上需求

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)苦于產(chǎn)能不足久已,。

索尼、三星,、SK海力士這些IDM廠商都為了提高代工產(chǎn)能使出渾身解數(shù),。

2020年，索尼就計(jì)劃在未來3年內(nèi)投資7000億日元用于擴(kuò)建新廠房,；三星和SK海力士則紛紛宣布挪出部分DRAM生產(chǎn)線來滿足CIS芯片生產(chǎn)需求,。

除了建廠挪產(chǎn)線擴(kuò)產(chǎn)外，索尼和三星也積極與代工廠合作,。

今年1月份消息,，索尼與臺(tái)積電擴(kuò)大合作。雙方除了將在日本熊本合資設(shè)立晶圓廠,，索尼在自有產(chǎn)能明顯不足情況下,，將擴(kuò)大采用臺(tái)積電產(chǎn)能量產(chǎn)CIS芯片，其中像素層芯片將首度交由臺(tái)積電生產(chǎn),。

三星與聯(lián)電也簽署了合作協(xié)議,，將擴(kuò)大生產(chǎn)CIS芯片，并啟動(dòng)自己出資買設(shè)備,、聯(lián)電提供廠房并代工運(yùn)營(yíng)的全新合作模式,。

SK海力士采用了相同的策略，將舊的DRAM工廠轉(zhuǎn)變?yōu)镃IS芯片的產(chǎn)能,。

CIS芯片出貨量大,、行業(yè)規(guī)模壁壘較高,，尤其是手機(jī)CIS芯片需要廠商先具備一定規(guī)模的供應(yīng)能力才可能獲得主流品牌訂單。

而對(duì)于Fabless廠商來說,，若晶圓,、封裝價(jià)格大幅上漲，或由于晶圓供貨短缺,、封裝產(chǎn)能不足等原因影響公司的產(chǎn)品生產(chǎn),，將會(huì)對(duì)公司的盈利能力、產(chǎn)品供應(yīng)的穩(wěn)定性造成不利影響,。

IDM和Fab－Lite模式將成為CIS芯片龍頭未來發(fā)展的較好選擇,，擁有代工廠或者與先進(jìn)代工廠深入綁定的公司更有競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)迭代與全面布局

CIS芯片的更新?lián)Q代和新應(yīng)用場(chǎng)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(shù)發(fā)展趨勢(shì)和市場(chǎng)需求持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品迭代；此外,，廠商也必須對(duì)主流技術(shù)迭代趨勢(shì)和場(chǎng)景應(yīng)用的市場(chǎng)空間保持較高的敏感度,，才能及時(shí)把握技術(shù)發(fā)展的大方向。但如果公司在新的應(yīng)用領(lǐng)域業(yè)務(wù)拓展速度不及預(yù)期,，或者相關(guān)技術(shù)研發(fā)進(jìn)度不及預(yù)期,，或?qū)?huì)對(duì)公司經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)?cè)鏊賻聿焕绊憽?/p>