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從追趕索尼、三星到全球第三，中國CMOS晶片“悄然”長成
相機技術被日企和德企壟斷，中國人造不出來相關高精度元件，這些傳統概念似乎根深蒂固。然而世事無絕對，從學習、追趕到超越，在全球半導體領域全面轉暖的當下，國產CIS晶片企業正在全面崛起。
01. 半導體產業鏈利多不斷
日前，港股晶片半導體類股全線大漲，中芯國際大漲超18%，上海復旦、華虹半導體均大漲超14%。其中，半導體小盤股的漲幅更為迅猛，腦洞科技盤中一度大漲超599%。有分析人士認為，港股晶片股的突然爆發與資金做多熱情密切相關，復盤歷史行情不難發現，每一波大行情啟動，科技股一般會率先受到資金的追捧。招銀國際預測，半導體行業可能會迎來一次重新估值的機會。
另外，基本面的強勢復甦，也是資金湧入半導體類股的主要原因。目前半導體產業鏈的復甦勢頭持續超出市場預期，美國半導體行業協會（SIA）最新公佈資料顯示，2024年8月，全球半導體銷售額達到531億美元，同比增長20.6%。
另外，韓國的最新資料也驗證了全球半導體強勁的復甦勢頭。韓國統計廳日前發佈的資料顯示，今年8月，半導體庫存同比大降42.6%，降幅超過7月的34.3%。去庫存速度創下2009年以來最快，顯示對於人工智慧開發所需的高性能儲存晶片需求持續強勁。
國內方面，華泰證券指出，在本地化生產及國內消費電子需求修復背景下，今年二季度國內晶圓代工企業處於較為滿載狀態，在本地化生產及國內消費電子需求修復背景下，今年二季度國內晶圓代工企業處於較為滿載狀態，中芯國際及華虹產能利用率分別為85.2%、97.9%。三季度在智慧型手機等消費電子需求旺季驅動下，產能利用率有望保持提升趨勢。
而在智慧型手機相關半導體晶片產業鏈中，CIS晶片作為手機拍照系統的核心，決定了照片像素數的多少和圖像效果的好壞，高端CIS更是可以顯著提升照片質量，成為眾多智慧型手機廠商追捧的對象，也成為今天我們要分享的對象。
02. 國產全畫幅CIS晶片打破壟斷
CIS晶片即CMOS圖像感測器（CMOS Image Sensor），本身是一種將光線轉化為數字訊號的半導體器件，廣泛應用於數位相機、手機、平板電腦等電子產品中。CIS晶片能夠整合圖像採集單元和訊號處理單元於同一塊晶片上，這使得其在體積、成本和功耗方面具有顯著優勢。
先來看看CMOS晶片市場的整體格局，根據資料公司Yole最新報告顯示，CIS 市場預計將從 2023 年的 218 億美元增長到 2029 年的 286 億美元，2023-2029 年復合年增長率為 4.7%。值得注意的是，圖像感測器市場的增長速度超過了半導體行業。並且，CMOS圖像感測器的市場增長還在繼續。
CIS晶片產業鏈上游主要包括設計、製造和封裝環節。其中，IDM模式的企業如索尼、三星和海力士，從設計到製造再到封裝都具備完整的生產能力；而Fabless模式的企業則專注於晶片設計。
尤其在單反領域，國產CIS晶片崛起之前，索尼CIS晶片無疑具有絕對的話語權。
索尼早在2006年就強勢進入數位相機市場，打破了佳能和尼康的雙雄爭霸局面，推動了數位單反領域的變革。索尼不僅在數位相機市場取得了成功，還在CIS晶片技術上不斷創新，研發出具有創新性的技術，如背照式（BSI）結構、堆疊式（Stacked）結構等，進一步提升了CIS晶片的性能和競爭力。
而在2017年時，索尼就在德國舉辦的一次會議之中亮相了一款1億像素的背光感測器，不僅能夠捕捉到更多的畫面細節，在高倍變焦之後依舊能夠保持畫面清晰。
持續的技術更迭和積累，讓索尼CIS晶片具備高像素、高影格率、高動態範圍等優異性能，能夠滿足高端單反相機對影像品質的嚴苛要求。根據權威市場研究機構的資料，索尼CIS晶片的市場佔有率長期保持在較高水平，甚至在某些季度和年份中達到了50%以上。在單反相機領域，索尼的CIS晶片更是被廣泛應用於各大品牌的高端機型中，成為眾多相機製造商的首選。
8月中旬，國內企業晶合整合與思特威聯合推出業內首顆1.8億像素全畫幅CIS，突破像素極限的同時，成功打破日企索尼的壟斷。
據瞭解，該晶片基於晶合整合自主研發的55納米工藝平台，與思特威共同開發光刻拼接技術，克服了在像素列中拼接精度管控以及良率提升等困難，成功突破了在單個晶片尺寸上，所能覆蓋一個常規光罩的極限，確保在納米級的製造工藝中，拼接後的晶片依然保證電學性能和光學性能的連貫一致。
而首顆1.8億像素全畫幅CIS的成功試產，既標誌著光刻拼接技術在大靶面感測器領域的成功運用，也為未來更多大靶面全畫幅、中畫幅感測器的開發鋪平了道路。
同時，該產品具備1.8億超高像素 8K 30fps PixGain HDR模式高影格率及超高動態範圍等多項領先性能，創新最佳化光學結構，可相容不同光學鏡頭，提升產品在終端靈活應用的適配能力，打破了日本索尼在超高像素全畫幅CIS領域長期壟斷地位。
高性能CIS晶片的突破，證明國產半導體企業已具備全球一流水準，不過放眼整個CIS賽道，真正的主戰場還是在5000萬像素（50MP）級。公開資料顯示，在2023年全球智慧型手機CIS 140億美元的市場規模中，索尼佔據超55%的市場，成為全球智慧型手機CIS市場最大贏家，三星佔據超20%市場。長期以來，高性能CIS主要由索尼、三星供應，特別是5000萬像素（50MP）的主攝CIS。
目前，國產CIS在主流50MP產品方面已經形成突破，國內龍頭企業也在積極佈局50MP CIS產品，進而同日韓企業在CIS領域展開全面爭奪戰。
03. 從高性價比到高性能國產替代空間大
CIS技術起源於上世紀70年代，最初由CMOS技術引入製造圖像感測器。然而，早期的CIS感測器在性能上尚顯不足，無法與主流的CCD感測器競爭，市場接受度較低。在這一階段，國產CIS晶片廠商主要處於技術積累和初步探索階段。
隨著索尼等國際巨頭在CIS領域的不斷創新，特別是背照式（BSI）和堆疊式（Stacked）技術的推出，CIS的性能得到了顯著提升，市場需求也隨之擴大。國產CIS晶片廠商開始加大研發投入，致力於技術突破和追趕。
尤其是自2009年以來，CIS乘著手機市場的浪潮，連年保持增長，開啟了CIS“遍地是黃金”的時代。
多年來，CIS市場競爭格局幾經變遷，索尼成為市場、技術的領導者，三星和豪威依然強勁，思特威、格科微等本土CIS廠商後起直追，不斷縮小差距。
高景氣度的市場讓Fabless模式成為CIS晶片企業掘金的首選，也讓國內企業有機會加入CIS晶片產業鏈各個化解，從而實現技術的積累。
而近年來在國內晶片行業蓬勃發展與國家大力扶持的條件下，不少本土Fabless企業開始向前突破，逐漸向IDM轉型，從而打通了設計、研發、製造、測試、銷售全環節。
不過經過多年發展，受益於智慧型手機市場的崛起，日韓兩國的CIS晶片廠商憑藉先發優勢而吃了下了大部分“市場蛋糕”。據 Technologysights統計，2023 年全球手機 CIS 市場中，索尼佔據 55%市場份額，三星佔 25%，兩家合起來“吃下”八成左右的市場份額，而國產CIS晶片企業韋爾估分的市場份額排名第三為13%。
當前索尼為蘋果主要的手機 CIS 供應商，三星採取自供為主，韋爾在手機市場的可參與的主要為除蘋果和三星之外的Android手機市場，這部分市場以小米、OPPO(含 Realme)、榮耀、傳音等Android機型為代表，佔整體手機市場份額約59%。
國產CIS晶片廠商的崛起同國產手機品牌廠商的成長有極大關聯性，在國內市場，國產CIS晶片憑藉成本優勢、快速響應能力和定製化服務，逐漸贏得了手機廠商的青睞。許多國產手機廠商開始採用國產CIS晶片作為攝影機模組的核心元器件，以降低成本並提高產品競爭力。
此外，在當前國際形勢下，供應鏈安全成為手機廠商關注的焦點。採用國產CIS晶片有助於減少對外國供應商的依賴，降低供應鏈風險，這對於國產手機廠商來說具有重要意義。
04. 50MP成兵家必爭之地
除國產手機企業的支援外，國產CIS晶片廠商本身在技術上也具備了同索尼、三星一較高低的實力。
長期以來，高性能CIS主要由索尼、三星供應，特別是5000萬像素（50MP）的主攝CIS，可能成為CIS市場的“甜蜜節點”。
國產CIS晶片在50MP（5000萬像素）領域正逐步取得顯著進展，這一成就得益於國內廠商在技術創新、產品研發及市場拓展方面的不斷努力。豪威科技作為國內CIS晶片領域的領軍企業之一，其在50MP產品方面取得了重要突破。
豪威的OV50H旗艦感測器自2023年四季度以來，被國內大部分智慧型手機廠商用於高端旗艦主攝。該感測器支援高達5000萬像素解析度，並擁有較大的靶面尺寸和優異的成像效果。此外，豪威還推出了新一代50MP產品OV50M40，整合了多種先進功能，如單曝光雙模擬增益（DAG）視訊HDR、低功耗常開模式等，進一步提升了產品的競爭力。
思特威也是國內CIS晶片領域的佼佼者，其在50MP產品方面同樣表現出色，特別是SC550XS旗艦級手機主攝CIS產品，其高性能和穩定性得到了眾多智慧型手機廠商的認可。
另外一家知名國產CIS晶片企業格科微最初以低像素產品切入市場，但近年來其不斷向高端市場邁進，並成功推出了市場上首款單晶片50MP產品GC50E0以及主攝級產品GC50B2。
綜合來看，技術才是未來CIS晶片角力的核心，中金公司也在報告中明確表示：“64MP及億級像素產品並未成為高端CIS市場的主流。主流高端產品並沒有無限上升像素，我們認為未來大部分手機的後置主攝可能會保持在50MP，64MP或逐步退出歷史舞台。”
05. 手機之外的戰場，車規CIS晶片
智慧型手機之外，汽車正成為全球CIS晶片企業重點發力的賽道。
隨著自動駕駛功能迭代升級和不斷普及，前裝市場將成為汽車CIS的增長主力，汽車成為CIS僅次於手機的第二大應用市場，據ICV Tank預測，2027年汽車前裝CIS市場有望增長至51.31億美元。
汽車CIS市場發展潛力巨大，但要想進入並做好該市場，並不是一件容易的事情，主要是因為汽車CIS的技術含量明顯高於手機和安防應用。
主流汽車對CIS有以下性能要求：車載CIS在穩定性和壽命方面的要求高於消費類產品，需要通過嚴苛的車規級認證。這表明汽車CIS需要具備更高的可靠性和穩定性，以適應汽車環境中的各種極端條件。
此外，汽車CIS的要求與技術含量遠高於工業消費等級，在可靠性、穩定性方面需要通過嚴苛的車規級認證，且在產品方面，需要車載CIS具備更強的感光能力以及更寬的動態範圍。這意味著汽車CIS不僅需要滿足基本的圖像捕捉功能，還需要在低光環境下保持高感光能力，以及在不同光照條件下保持影像品質的一致性。
而單從技術規格看，受高速NoA、城市NoA等高階智駕技術快速演進的影響，800萬像素產品是各CIS廠商的兵家必爭之地，同時，車規級CIS晶片通常需要具備高動態範圍，以適應不同光照條件下的圖像捕捉需求。
當前，國產豪威OX03J10晶片具備高動態範圍和LED閃爍抑制（LFM）功能，思特威的SC120AS晶片支援120dB的3段曝光HDR，而SC280AS晶片則支援高達140dB的4段曝光HDR，在性能上已經有了同ONsemi（安森美）、ST（意法）等全球知名企業一爭高下的能力。
未來，隨著智能汽車、AI機器人的崛起，CIS晶片將迎來更大的成長空間，這讓我們愈發期待國產CIS晶片的表現了。 (壹零社)