這一方面是因為CIS本身的技術進步,另一方面則是雙攝像興起,成為智能手機的新賣點。眾所周知,在蘋果推出搭載雙攝像頭智能手機iPhone 7 Plus后,華為、三星、小米等手機大廠皆推出了雙攝像頭手機,雙攝像頭已然成為高端智能手機的標準配置。隨著雙攝像頭的普及,CMOS無疑將迎來新一輪的爆發,不過在爆炸性成長的背后,CIS將不可避免地迎來新一輪的缺貨潮。

CIS市場呈寡頭競爭格局 國內廠商向高端市場邁進

近幾年,CMOS廠商之間的并購讓市場格局發生了微妙的變化。索尼收購了東芝的圖像傳感器業務,進一步增強了其傳感器業務的實力,CMOS市場份額排名前十的另一家廠商安森美半導體在繼收購了Truesense Imaging和Cypress半導體的圖像傳感器業務之后,又收購了Aptina Imaging,亦大幅提升了其傳感器業務。另一引人注目的并購是北京君正擬以發行股份及支付現金的方式作價126億元購買北京豪威(OmniVision)100%的股權、思比科40.4%股權。

CMOS圖像傳感器產業的并購行為使得這一市場已經發生變化,呈現典型的寡頭競爭格局,未變的是高端CIS芯片市場依然被國際巨頭把控。目前,索尼依然是市場、生產和技術的領導者,三星和豪威科技則緊隨其后,并保持著強有力的競爭實力。而中國CMOS傳感器產業發展起步相對較晚,依托智能手機的巨大市場需求,國內廠商主要憑借其較強的價格優勢迅速搶占中低端市場。從現階段的市場情況來看,在2M及以下規格的產品市場上,國內CMOS傳感器已經牢牢占據80%以上的份額;另外,5M和8M的產品線也已經和國際公司開始正面交鋒,目前正在不斷擴大份額。不過,國內廠商正在從中低端產品向高像素產品突破。

格科微電子(上海)有限公司(以下簡稱“格科”)市場經理楊慎杰直言,2016年格科出貨的主力還是2M/5M/8M的CMOS產品。“如2M的GC2365/GC2375,5M的GC5005/5025和8M的GC8024,都已經成為手機市場中的熱賣產品。”他透露,2017年,格科新產品的研發方向是進一步推出更有競爭力的5M、8M、13M的高端CMOS產品,并針對雙攝需求開發更有競爭力的雙攝像頭解決方案。

image001格科微電子(上海)有限公司市場經理 楊慎杰

北京思比科微電子技術股份有限公司(以下簡稱“思比科”) 目前批量供貨的產品為8M、5M、2M和0.3M系列產品,其中2M的CMOS產品在手機市場上的出貨量最大。“我們2M的CMOS傳感器芯片主要面向前置攝像頭,目前月出貨量約為10KK,市場占有率約為43%,2017年預計將快速增長到每月15KK至20KK。” 思比科董事長陳杰表示,下一步將擴大5M和8M產品的市場占有率。

值得一提的是,思比科與OmniVision的合并,兩者合并之后無疑將實現技術和產品的優勢互補。更重要的是,二者的合并有助于思比科開發高端產品。“我們主要和OV合作開發BSI+Stacking高端產品, OV負責工藝平臺開發,我們利用OV的工藝平臺設計一些性價比優異的產品。”陳杰說。

據楊慎杰介紹,根據目前入門機、中端機和旗艦機的攝像頭配置來看,依次是2M+5/8M、5/8M+13M和16M+16/20M,另外一些旗艦機已經在后攝引入雙攝像頭。陳杰則給出了不同像素的攝像頭在市場的占比。“2016年2M以下的攝像頭占比約38%,5M/8M約52%,12M以上約10%。”他預計,2017年2M以下的產品將占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依然是演進方向

一直以來,微型化是CMOS圖像傳感器的發展趨勢。為了支持更小的像素尺寸,同時又不降低CIS整體的圖像品質,1.12um及更小像素需要BSI(背照式成像技術)或 BSI+Stacking工藝支持。另外,全尺寸30fps預覽對Sensor的功耗要求也很高,因此需要工藝和電路兩方面都要做好才行。實際上,在2015年,BSI和堆疊BSI技術已經興起,目前這些技術已經取得重大突破。

據了解,堆疊BSI圖像傳感器分層堆疊像素,包括片上背照式結構像素的形成,芯片包括用于信號處理的電路,將代替用于傳統背照式CMOS圖像傳感器的支撐襯底。另外,該類圖像傳感器還能集成更多功能,如自動對焦(AF)和光學防抖(OIS)。

目前,已經量產的CMOS圖像傳感器最小像素尺寸是1.0um,基于BSI工藝。“2015年,格科的BSI圖像傳感器產品已經大量量產,并已得到市場充分認可。”楊慎杰稱,對于堆疊技術,目前正在做相關研發,2017年會有對應的產品規劃。“未來,我們甚至會提出一些更新穎的CIS系統方案,可能會比當前的堆疊技術更有競爭力。”

陳杰表示,目前OV公司推出的16M和20M產品使用1.0um的像素尺寸,為世界最小。思比科目前主要是1.4um像素尺寸。“當像素尺寸發展到0.9um時可能會停留相當長的一段時間。”他指出,高端產品目前在走回頭路,朝大像素方面發展,如Apple等公司的12M產品使用1.3um左右的像素尺寸比較多。

image002北京思比科微電子技術股份有限公司董事長 陳杰

前面也提到過,思比科實際上也在與OV合作開發BSI+Stacking高端產品。陳杰說,工藝開發思比科主要與OV合作,進一步優化常規FSI、BSI工藝平臺的性能,持續改善產品性能,降低成本。在高端3D Hybrid Stacking工藝方面配合OV工作,保持該工藝的領先水平。

陳杰認為,2017年CIS會延續2016年的產品特點,并不會有大的變化。不過,他同時也表示,在雙攝像頭模組制造工藝技術以及OIS等方面可能會有一些新結構新產品出來。

楊慎杰認為,隨著像素尺寸的不斷縮小,pixel所能獲取的光信號急劇減小,這對圖像的品質提升并沒有實質意義,而且對CIS廠商的工藝控制、良率都是極大的挑戰。“由于pixel尺寸存在分辨率和噪聲的均衡問題,未來攝像頭的差異化會從像素的競爭轉向照相的功能競爭,如從像素的多少轉向雙攝的支持等。”楊慎杰表示,“2017年手機的賣點,將是雙攝像頭功能的引入,給客戶帶來光學變焦、背景虛化、圖像增強等不同的用戶體驗。另外,PDAF、OIS和3D 攝像頭作為照相模組的不同功能的應用,會根據手機功能定義有各自的發展。而雙攝像頭對圖像傳感器的要求,主要是硬件上信號同步的要求。”

2017將是雙攝像頭普及年 CIS恐迎來新一輪缺貨潮

眾所周知,CMOS具有性價比高、體積小、功耗低等優勢,在圖像傳感器市場占有率達90%。隨著CMOS圖像傳感器技術的進步,包括背照式和堆棧式技術興起,以及雙攝像頭設計陸續出現并成為智能手機的新賣點。再加上汽車行業、無人機產品、VR以及AR技術等新興市場的推動,CMOS圖像傳感器正迎來新一輪的產業成長高峰。根據Yole Development的統計數據,CMOS傳感器2015年的市場規模為103億美元,2015年至2021年的復合年增長率預計將達到10.4%,屆時整個市場價值有望達到188億美元。不過,在市場高速成長的背后,也意味著2017年CMOS傳感器極有可能會迎來新一波的缺貨潮。

楊慎杰表示,在2016年CMOS圖像傳感器已經出現了供貨吃緊的局面,預計2017年還是會處于供不應求的狀態。楊慎杰進一步解釋稱,2017年將是雙攝像頭的普及年,會有更多手機引入這一功能。另外,CMOS圖像傳感器使用的是通用半導體工藝,和Memory、AP、指紋、邏輯器件等IC和元器件共用類似的wafer制程和fab產線。而由于手機配置越來越高,雙攝像頭逐步普及,Memory的容量成倍增加,指紋識別變成標配,AP性能也越來越強大,這種需求的背后是對晶圓需求量的成倍增加。“晶圓廠的產能及設備擴產,通常都需要很長的時間,因此預估2017年整個晶圓廠的負載率都不會很空,CMOS圖像傳感器還是會處于供不應求的狀態。”

陳杰也表示,由于雙攝像頭需求快速擴大,Fab整體產能不足,2017年CMOS圖像傳感器可能會出現缺貨現象。他同時也表示,“隨著2018年大陸新建的12寸Fab廠開始陸續投產,缺貨狀況將得到緩解。”

受益于智能手機市場的高速增長和強勁需求,2016年格科微CIS業務的銷售額接近3億美金。 而對于2017年可能出現的缺貨現象,楊慎杰稱,預計5M、8M、13M的產品出貨會有爆發式增長,格科在保證產能的基礎上已做了充分的備貨準備,并將在高像素CIS市場繼續服務好客戶,進一步獲得客戶的認可。

陳杰表示,思比科與OV合并后將實現技術和產品的優勢互補。他進一步稱,OV是CIS的世界知名品牌,也是BSI技術和CSP封裝技術的發明者,長期位居世界CIS市場前三甲,擁有國際一流品牌客戶資源和強大的技術開發能力。回歸中國后,將進一步強化其競爭優勢。但OV的弱點是在中國的銷售力量和技術服務不足,對2、3線客戶的本地化服務不及時。“思比科與OV合并后將實現技術和產品的優勢互補,通過思比科強大的本地化銷售和技術支持團隊,迅速服務中國本土2、3線客戶,擴大銷售規模。”他透露,2017年思比科除了繼續服務好客戶,保證產能以外,會重點開發車載、監控等工業級CIS產品。