这一方面是因为CIS本身的技术进步,另一方面则是双摄像兴起,成为智能手机的新卖点。众所周知,在苹果推出搭载双摄像头智能手机iPhone 7 Plus后,华为、三星、小米等手机大厂皆推出了双摄像头手机,双摄像头已然成为高端智能手机的标准配置。随着双摄像头的普及,CMOS无疑将迎来新一轮的爆发,不过在爆炸性成长的背后,CIS将不可避免地迎来新一轮的缺货潮。

CIS市场呈寡头竞争格局 国内厂商向高端市场迈进

近几年,CMOS厂商之间的并购让市场格局发生了微妙的变化。索尼收购了东芝的图像传感器业务,进一步增强了其传感器业务的实力,CMOS市场份额排名前十的另一家厂商安森美半导体在继收购了Truesense Imaging和Cypress半导体的图像传感器业务之后,又收购了Aptina Imaging,亦大幅提升了其传感器业务。另一引人注目的并购是北京君正拟以发行股份及支付现金的方式作价126亿元购买北京豪威(OmniVision)100%的股权、思比科40.4%股权。

CMOS图像传感器产业的并购行为使得这一市场已经发生变化,呈现典型的寡头竞争格局,未变的是高端CIS芯片市场依然被国际巨头把控。目前,索尼依然是市场、生产和技术的领导者,三星和豪威科技则紧随其后,并保持着强有力的竞争实力。而中国CMOS传感器产业发展起步相对较晚,依托智能手机的巨大市场需求,国内厂商主要凭借其较强的价格优势迅速抢占中低端市场。从现阶段的市场情况来看,在2M及以下规格的产品市场上,国内CMOS传感器已经牢牢占据80%以上的份额;另外,5M和8M的产品线也已经和国际公司开始正面交锋,目前正在不断扩大份额。不过,国内厂商正在从中低端产品向高像素产品突破。

格科微电子(上海)有限公司(以下简称“格科”)市场经理杨慎杰直言,2016年格科出货的主力还是2M/5M/8M的CMOS产品。“如2M的GC2365/GC2375,5M的GC5005/5025和8M的GC8024,都已经成为手机市场中的热卖产品。”他透露,2017年,格科新产品的研发方向是进一步推出更有竞争力的5M、8M、13M的高端CMOS产品,并针对双摄需求开发更有竞争力的双摄像头解决方案。

image001 格科微电子(上海)有限公司市场经理 杨慎杰

北京思比科微电子技术股份有限公司(以下简称“思比科”) 目前批量供货的产品为8M、5M、2M和0.3M系列产品,其中2M的CMOS产品在手机市场上的出货量最大。“我们2M的CMOS传感器芯片主要面向前置摄像头,目前月出货量约为10KK,市场占有率约为43%,2017年预计将快速增长到每月15KK至20KK。” 思比科董事长陈杰表示,下一步将扩大5M和8M产品的市场占有率。

值得一提的是,思比科与OmniVision的合并,两者合并之后无疑将实现技术和产品的优势互补。更重要的是,二者的合并有助于思比科开发高端产品。“我们主要和OV合作开发BSI+Stacking高端产品, OV负责工艺平台开发,我们利用OV的工艺平台设计一些性价比优异的产品。”陈杰说。

据杨慎杰介绍,根据目前入门机、中端机和旗舰机的摄像头配置来看,依次是2M+5/8M、5/8M+13M和16M+16/20M,另外一些旗舰机已经在后摄引入双摄像头。陈杰则给出了不同像素的摄像头在市场的占比。“2016年2M以下的摄像头占比约38%,5M/8M约52%,12M以上约10%。”他预计,2017年2M以下的产品将占35%左右,5M/8M占50%左右,12M以上占15%左右。

CIS像素尺寸已至1.0um BSI+Stacking依然是演进方向

一直以来,微型化是CMOS图像传感器的发展趋势。为了支持更小的像素尺寸,同时又不降低CIS整体的图像品质,1.12um及更小像素需要BSI(背照式成像技术)或 BSI+Stacking工艺支持。另外,全尺寸30fps预览对Sensor的功耗要求也很高,因此需要工艺和电路两方面都要做好才行。实际上,在2015年,BSI和堆叠BSI技术已经兴起,目前这些技术已经取得重大突破。

据了解,堆叠BSI图像传感器分层堆叠像素,包括片上背照式结构像素的形成,芯片包括用于信号处理的电路,将代替用于传统背照式CMOS图像传感器的支撑衬底。另外,该类图像传感器还能集成更多功能,如自动对焦(AF)和光学防抖(OIS)。

目前,已经量产的CMOS图像传感器最小像素尺寸是1.0um,基于BSI工艺。“2015年,格科的BSI图像传感器产品已经大量量产,并已得到市场充分认可。”杨慎杰称,对于堆叠技术,目前正在做相关研发,2017年会有对应的产品规划。“未来,我们甚至会提出一些更新颖的CIS系统方案,可能会比当前的堆叠技术更有竞争力。”

陈杰表示,目前OV公司推出的16M和20M产品使用1.0um的像素尺寸,为世界最小。思比科目前主要是1.4um像素尺寸。“当像素尺寸发展到0.9um时可能会停留相当长的一段时间。”他指出,高端产品目前在走回头路,朝大像素方面发展,如Apple等公司的12M产品使用1.3um左右的像素尺寸比较多。

image002 北京思比科微电子技术股份有限公司董事长 陈杰

前面也提到过,思比科实际上也在与OV合作开发BSI+Stacking高端产品。陈杰说,工艺开发思比科主要与OV合作,进一步优化常规FSI、BSI工艺平台的性能,持续改善产品性能,降低成本。在高端3D Hybrid Stacking工艺方面配合OV工作,保持该工艺的领先水平。

陈杰认为,2017年CIS会延续2016年的产品特点,并不会有大的变化。不过,他同时也表示,在双摄像头模组制造工艺技术以及OIS等方面可能会有一些新结构新产品出来。

杨慎杰认为,随着像素尺寸的不断缩小,pixel所能获取的光信号急剧减小,这对图像的品质提升并没有实质意义,而且对CIS厂商的工艺控制、良率都是极大的挑战。“由于pixel尺寸存在分辨率和噪声的均衡问题,未来摄像头的差异化会从像素的竞争转向照相的功能竞争,如从像素的多少转向双摄的支持等。”杨慎杰表示,“2017年手机的卖点,将是双摄像头功能的引入,给客户带来光学变焦、背景虚化、图像增强等不同的用户体验。另外,PDAF、OIS和3D 摄像头作为照相模组的不同功能的应用,会根据手机功能定义有各自的发展。而双摄像头对图像传感器的要求,主要是硬件上信号同步的要求。”

2017将是双摄像头普及年 CIS恐迎来新一轮缺货潮

众所周知,CMOS具有性价比高、体积小、功耗低等优势,在图像传感器市场占有率达90%。随着CMOS图像传感器技术的进步,包括背照式和堆栈式技术兴起,以及双摄像头设计陆续出现并成为智能手机的新卖点。再加上汽车行业、无人机产品、VR以及AR技术等新兴市场的推动,CMOS图像传感器正迎来新一轮的产业成长高峰。根据Yole Development的统计数据,CMOS传感器2015年的市场规模为103亿美元,2015年至2021年的复合年增长率预计将达到10.4%,届时整个市场价值有望达到188亿美元。不过,在市场高速成长的背后,也意味着2017年CMOS传感器极有可能会迎来新一波的缺货潮。

杨慎杰表示,在2016年CMOS图像传感器已经出现了供货吃紧的局面,预计2017年还是会处于供不应求的状态。杨慎杰进一步解释称,2017年将是双摄像头的普及年,会有更多手机引入这一功能。另外,CMOS图像传感器使用的是通用半导体工艺,和Memory、AP、指纹、逻辑器件等IC和元器件共用类似的wafer制程和fab产线。而由于手机配置越来越高,双摄像头逐步普及,Memory的容量成倍增加,指纹识别变成标配,AP性能也越来越强大,这种需求的背后是对晶圆需求量的成倍增加。“晶圆厂的产能及设备扩产,通常都需要很长的时间,因此预估2017年整个晶圆厂的负载率都不会很空,CMOS图像传感器还是会处于供不应求的状态。”

陈杰也表示,由于双摄像头需求快速扩大,Fab整体产能不足,2017年CMOS图像传感器可能会出现缺货现象。他同时也表示,“随着2018年大陆新建的12寸Fab厂开始陆续投产,缺货状况将得到缓解。”

受益于智能手机市场的高速增长和强劲需求,2016年格科微CIS业务的销售额接近3亿美金。 而对于2017年可能出现的缺货现象,杨慎杰称,预计5M、8M、13M的产品出货会有爆发式增长,格科在保证产能的基础上已做了充分的备货准备,并将在高像素CIS市场继续服务好客户,进一步获得客户的认可。

陈杰表示,思比科与OV合并后将实现技术和产品的优势互补。他进一步称,OV是CIS的世界知名品牌,也是BSI技术和CSP封装技术的发明者,长期位居世界CIS市场前三甲,拥有国际一流品牌客户资源和强大的技术开发能力。回归中国后,将进一步强化其竞争优势。但OV的弱点是在中国的销售力量和技术服务不足,对2、3线客户的本地化服务不及时。“思比科与OV合并后将实现技术和产品的优势互补,通过思比科强大的本地化销售和技术支持团队,迅速服务中国本土2、3线客户,扩大销售规模。”他透露,2017年思比科除了继续服务好客户,保证产能以外,会重点开发车载、监控等工业级CIS产品。

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