CIS（CMOS圖像傳感器）正在俘獲存儲(chǔ)器大廠的芳心。作為全球最大的DRAM和NAND供應(yīng)商，三星在年初將位于韓國(guó)華城的第11條DRAM生產(chǎn)線改建成CIS產(chǎn)線后，于近期再度傳出將部分DRAM產(chǎn)能轉(zhuǎn)向CIS的消息。全球第二大DRAM廠商SK海力士也在近期表示，CIS將與DRAM、NAND一起成為海力士的增長(zhǎng)支柱，海力士將以進(jìn)入第一陣營(yíng)為目標(biāo)，提升研發(fā)能力和生產(chǎn)力。
市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)、工藝共同作用
DRAM是韓國(guó)半導(dǎo)體大廠的主要營(yíng)收來(lái)源。但是，DRAM具有產(chǎn)品線較為單一、市場(chǎng)份額集中在IDM大廠等特點(diǎn)，是景氣變化最明顯、價(jià)格起伏最劇烈的半導(dǎo)體產(chǎn)品之一。因而，以三星、海力士為代表的存儲(chǔ)大廠，一直將布局非存儲(chǔ)業(yè)務(wù)作為頭等要?jiǎng)?wù)。
CIS之所以被存儲(chǔ)大廠作為非存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的重要支點(diǎn)，是基于市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)、工藝等因素的綜合考量。
從市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn)來(lái)看，CIS需求正盛，漲勢(shì)明顯。Yole Développement報(bào)告顯示，2020年CIS產(chǎn)業(yè)營(yíng)收已經(jīng)占到全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的4.7%，相比2015年?duì)I收翻倍，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)15.1%。芯謀研究高級(jí)分析師張彬磊向《中國(guó)電子報(bào)》記者指出，CIS已經(jīng)成為三星主營(yíng)業(yè)務(wù)之一，調(diào)配和擴(kuò)充CIS產(chǎn)能，是關(guān)注到CIS需求旺盛的常規(guī)操作。海力士一直專注于存儲(chǔ)領(lǐng)域，如今在CIS市場(chǎng)上升期新增CIS業(yè)務(wù)，也是優(yōu)化產(chǎn)品布局的一步好棋。
從產(chǎn)業(yè)鏈條來(lái)看，隨著集成DRAM的CIS出現(xiàn)，CIS成為了DRAM的下游產(chǎn)品。麥姆斯咨詢CEO王懿向《中國(guó)電子報(bào)》指出，索尼在2017年發(fā)布了業(yè)界首款集成DRAM的三層堆疊式CIS，通過(guò)3D堆疊工藝實(shí)現(xiàn)DRAM與CIS集成。DRAM在CIS中充當(dāng)緩存，大幅提升了CIS處理數(shù)據(jù)的速度。DRAM對(duì)于CIS影響力的提升，將提升存儲(chǔ)廠商入局CIS的成本和品控優(yōu)勢(shì)。
從生產(chǎn)工藝來(lái)看，DRAM與CIS有一定的工藝條件相似性，因而DRAM產(chǎn)線能較為容易地改造成CIS產(chǎn)線。
“CIS和存儲(chǔ)工藝都需要高深寬比，因此利用DRAM設(shè)備和產(chǎn)線能較容易地滿足CIS生產(chǎn)要求，僅需增加CFA（彩色濾波陣列處理技術(shù)），并提高污染等級(jí)管控即可。目前先進(jìn)DRAM產(chǎn)線的污染管控等級(jí)已經(jīng)支持CIS的生產(chǎn)，對(duì)于三星和海力士等先進(jìn)DRAM工廠，僅需補(bǔ)齊CFA就可以滿足CIS生產(chǎn)需求。”張彬磊說(shuō)。
CIS增長(zhǎng)點(diǎn)呈現(xiàn)“百花齊放”態(tài)勢(shì)
一段時(shí)期以來(lái)，手機(jī)的多攝像頭趨勢(shì)是CIS市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α５牵悄苁謾C(jī)出貨量放緩，且手機(jī)銷(xiāo)量存在淡旺季。Omdia全球第二季度智能手機(jī)出貨量數(shù)據(jù)顯示，第二季度全球出貨量前十手機(jī)廠商中，有七家廠商的出貨量同比第一季度出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。如果存儲(chǔ)廠商希望以CIS對(duì)沖DRAM的景氣變化，單靠手機(jī)拉動(dòng)，并不是一個(gè)保險(xiǎn)的策略。
好在CIS的增長(zhǎng)點(diǎn)正在趨向多元化。王懿指出，從2020年開(kāi)始，計(jì)算、汽車(chē)、安防、醫(yī)療、工業(yè)等眾多領(lǐng)域的CIS市場(chǎng)增速都超過(guò)了手機(jī)領(lǐng)域，呈現(xiàn)出“百花齊放”的局面。
在計(jì)算領(lǐng)域，新冠肺炎疫情防控推動(dòng)了視頻會(huì)議、居家辦公和游戲等業(yè)態(tài)的發(fā)展，進(jìn)而提升了PC和平板電腦的市場(chǎng)需求，加上3D攝像頭和指紋識(shí)別傳感器的引入，一舉扭轉(zhuǎn)了CIS在PC市場(chǎng)多年下降的趨勢(shì)。
在汽車(chē)領(lǐng)域，隨著ADAS及自動(dòng)駕駛的推進(jìn)，CIS作為感知車(chē)內(nèi)外信息的重要傳感器，正迎來(lái)新一輪增長(zhǎng)。
在安防領(lǐng)域，隨著5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，安防監(jiān)控行業(yè)正在進(jìn)行“智慧”升級(jí)，為CIS注入了新的活力。
“展望未來(lái)5年，CIS市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)為8%左右。不僅韓國(guó)存儲(chǔ)廠商對(duì)CIS愈加重視，國(guó)內(nèi)某些DRAM廠商也有意布局CIS及新興圖像傳感器。”王懿說(shuō)。
技術(shù)創(chuàng)新成下半場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)
提到CIS的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，就不得不提到長(zhǎng)期站在市場(chǎng)頂端的索尼。雖然三星已經(jīng)成為全球第二大CIS供應(yīng)商，但在市場(chǎng)份額上仍然與索尼存在較大差距。可以說(shuō)，索尼在CIS長(zhǎng)期占優(yōu)，是運(yùn)營(yíng)模式、自驅(qū)力、技術(shù)創(chuàng)新的共同結(jié)果。
從模式來(lái)看，索尼作為IDM，可以縮短產(chǎn)品從研發(fā)到上市的時(shí)間。王懿表示，圖像傳感器需要各生產(chǎn)環(huán)節(jié)密切配合，才能順利研發(fā)新技術(shù)、量產(chǎn)新產(chǎn)品，IDM相比Fabless更容易處于技術(shù)領(lǐng)先地位。
來(lái)自終端的驅(qū)動(dòng)力，也提升了索尼在CIS產(chǎn)業(yè)的敏銳度。張彬磊指出，索尼是領(lǐng)先的終端廠商，能夠從終端角度理解CIS需求和技術(shù)趨勢(shì)，在自驅(qū)過(guò)程中建立性能優(yōu)勢(shì)。
在技術(shù)迭代方面，索尼從1996年開(kāi)始開(kāi)發(fā)CIS，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)CIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
“推動(dòng)CIS重大突破的技術(shù)創(chuàng)新主要來(lái)自背照式結(jié)構(gòu)和3D堆疊式結(jié)構(gòu)的發(fā)展。索尼在2009年推動(dòng)感光度達(dá)到傳統(tǒng)產(chǎn)品2倍的背照式CIS商品化。2017年，索尼發(fā)布的IMX400采用3D堆疊技術(shù)，將DRAM與CIS片上集成，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新延續(xù)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。”王懿說(shuō)。
在索尼的三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)中，三星在IDM模式和終端自驅(qū)力方面，同樣具有優(yōu)勢(shì)，這也是三星在CIS領(lǐng)域能夠坐二望一的原因。
至于技術(shù)創(chuàng)新方面，圖像傳感器還有哪些技術(shù)點(diǎn)可以供三星等廠商挖掘，以挑戰(zhàn)索尼的龍頭地位呢？
王懿指出，在波段范圍、成像技術(shù)、技術(shù)融合方面，CIS仍有廣泛的市場(chǎng)機(jī)遇。
目前，捕捉可見(jiàn)光的傳統(tǒng)CIS已經(jīng)商品化。但能捕捉近紅外光、短波紅外光等更多波段的CIS仍有增量市場(chǎng)。業(yè)界正積極開(kāi)發(fā)近紅外、ToF、量子點(diǎn)紅外等新興的圖像傳感器。
針對(duì)基于幀的傳統(tǒng)成像技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)且功耗較大，基于事件的動(dòng)態(tài)視覺(jué)傳感器應(yīng)運(yùn)而生，為快速變化的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景成像提供更高的時(shí)間分辨率，降低了數(shù)據(jù)傳輸及后續(xù)處理需求，具有功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)，為滿足AI技術(shù)的發(fā)展需求，業(yè)界正在嘗試將作為邊緣器件的圖像傳感器與AI信號(hào)處理結(jié)合，以降低延遲、保證隱私，并降低功耗和通信成本，支持物體識(shí)別、行為識(shí)別和身份驗(yàn)證等新興應(yīng)用的發(fā)展。
