第三季度營(yíng)收暴漲，手機(jī)CMOS圖像傳感器開啟下一輪技術(shù)革新

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）此前不少人都認(rèn)為手機(jī)影像系統(tǒng)已經(jīng)到頭，結(jié)合上半年手機(jī)銷量下滑以及數(shù)碼相機(jī)銷量暴漲來看，大家不再滿足于手機(jī)影像的畫質(zhì)，而追求更高畫質(zhì)的需求已經(jīng)顯現(xiàn)。然而隨著下半年去庫(kù)存進(jìn)展良好，且高端影像手機(jī)旗艦的銷量喜人，手機(jī)圖像傳感器廠商又迎來了新一輪的營(yíng)收增長(zhǎng)，這也得益于新的圖像傳感器技術(shù)開始投入主流量產(chǎn)型號(hào)中。

索尼

索尼于近日公布了2023財(cái)年的第二季度財(cái)報(bào)，其中影像及傳感解決方案業(yè)務(wù)作為第三大營(yíng)收來源，貢獻(xiàn)了4063億日元的營(yíng)收，同比微增2%。但其營(yíng)業(yè)利潤(rùn)卻有所下滑，從去年同季度的740億日元降低至46.4億日元，索尼表示這是因?yàn)橹圃斐杀?、折舊和攤銷費(fèi)增加導(dǎo)致。再加上某款移動(dòng)產(chǎn)品的新型圖像傳感器量產(chǎn)導(dǎo)致成本增加，以及工業(yè)和社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施用圖像傳感器的銷售收入減少，致使其營(yíng)業(yè)利潤(rùn)出現(xiàn)了下滑。

除此之外，索尼也在財(cái)報(bào)上透露，這一新型移動(dòng)圖像傳感器的良率問題是導(dǎo)致成本增加的主要原因，預(yù)計(jì)明年該新型傳感器的良率能改善1/3，且產(chǎn)量將與主流型號(hào)齊平。索尼也堅(jiān)定認(rèn)為更大尺寸的手機(jī)圖像傳感器將是中期乃至長(zhǎng)期市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)。

至于在汽車市場(chǎng)圖像傳感器，索尼認(rèn)為隨著供應(yīng)鏈的正?；推囯妱?dòng)化的趨勢(shì)，也將迎來更快的增長(zhǎng)。但由于中國(guó)汽車市場(chǎng)的強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)，致使索尼汽車圖像傳感器的部分客戶并沒有占據(jù)到更高的份額。而且主要客戶中，實(shí)現(xiàn)更高ADAS等級(jí)的開發(fā)意向不強(qiáng)，所以索尼也對(duì)本財(cái)年來自汽車圖像傳感器的預(yù)期營(yíng)收進(jìn)行了微微下調(diào)。

索尼從去年開始推出1英寸大底IMX989以來，就嘗到了超高端移動(dòng)圖像傳感器的甜頭，硬生生在手機(jī)出貨量降低的期間里憑借更高的單價(jià)撐起了圖像傳感器營(yíng)收的增長(zhǎng)。配備這塊傳感器的機(jī)型包括夏普Aquos R7、小米12s Ultra、小米13 Pro/Ultra、vivo X90 Pro、vivo X90 Pro+和OPPO Find 6等等，均為高端機(jī)型。甚至一些其他的消費(fèi)影像產(chǎn)品，也在今年用上了這塊大底，比如大疆的Pocket 3口袋相機(jī)。

由于索尼是目前市面上少有的IDM CMOS廠商，且又擁有手機(jī)CMOS圖像傳感器這一出貨和營(yíng)收大頭，所以擁有大量的技術(shù)積累去做較為激進(jìn)的傳感器創(chuàng)新。在更大幅面的圖像傳感器上，比如數(shù)碼相機(jī)用圖像傳感器，索尼也沒有閑著。

以其發(fā)布的新款相機(jī)A9III為例，該機(jī)器采用了一塊35mm的全畫幅堆棧式傳感器，并破天荒地在該傳感器上用到了全局快門技術(shù)。全局快門可以有效地規(guī)避滾動(dòng)快門帶來的果凍效應(yīng)。此前，這類快門技術(shù)主要用于工業(yè)領(lǐng)域，諸如安森美、佳能等廠商也推出過全局快門的工業(yè)圖像傳感器，就是為了解決高速流水線在可能發(fā)生的形變而打造。

此后這類傳感器也被用于部分專業(yè)攝影機(jī)，但這些都只用到了小幅面?zhèn)鞲衅?，而索尼則是首個(gè)將這一幅面大小的全局快門傳感器實(shí)現(xiàn)在民用/消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品上的廠商。不過即便是小幅面的全局快門傳感器在功耗的控制上也頗具挑戰(zhàn)，所以我們要想在手機(jī)這類移動(dòng)設(shè)備上看到全局快門的出現(xiàn)，還得繼續(xù)等待傳感器工藝技術(shù)的改善。

韋爾半導(dǎo)體

韋爾在今年可謂迎來了不少喜訊，比如成功在瑞交所上市，產(chǎn)業(yè)鏈去庫(kù)存進(jìn)展順利以及豪威高端圖像傳感器的相繼出貨等。從第三季度財(cái)報(bào)看來，韋爾已經(jīng)扭轉(zhuǎn)頹勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了營(yíng)業(yè)收入62.23億元，同比增長(zhǎng)44.35%。

豪威于今年發(fā)布了新款圖像傳感器OV50H，憑借1.2微米的像素尺寸和1/1.3英寸的大底，以及豪威打磨已久的DCG、Stagger HDR技術(shù)，提供了超過100dB的動(dòng)態(tài)范圍。加上如今多數(shù)SoC已經(jīng)加入了DCG技術(shù)的支持，OV50H的成像效果不輸甚至要超過某些更大底的傳感器。

從今年下半年發(fā)布的諸多旗艦機(jī)型來看，不少國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商放棄了對(duì)超大底傳感器IMX989的追捧，紛紛轉(zhuǎn)投OV50H，諸如小米14Pro、iQOO 12 Pro等機(jī)型，均在主攝像頭上用到了這一優(yōu)秀的傳感器。除此之外，OV64B也持續(xù)在這些機(jī)型的長(zhǎng)焦端攝像頭上出貨，OV48C也應(yīng)用成功在一些新款無人機(jī)、運(yùn)動(dòng)相機(jī)的主攝端，助力其進(jìn)一步去庫(kù)存。

而且從產(chǎn)品路線圖來看，豪威還擁有OV60B10這一殺手锏。該傳感器作為業(yè)界首個(gè)3D堆疊工藝、三層堆疊CIS+EVS的混合傳感器。與利用高功耗的全局快門去果凍效應(yīng)不同，OV60B10可以實(shí)現(xiàn)片上矯正滾動(dòng)快門效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)超高速攝影，這也很有可能是未來智能手機(jī)影像的下一個(gè)賣點(diǎn)。

三星

三星作為第二大手機(jī)CMOS圖像傳感器供應(yīng)商，并沒有公布半導(dǎo)體業(yè)務(wù)系統(tǒng)LSI的具體營(yíng)收情況。其所屬的DS部門在今年第三季度實(shí)現(xiàn)了16.44萬(wàn)億韓元的營(yíng)收，同比下降了29%，不過這主要是其在內(nèi)存業(yè)務(wù)上的營(yíng)收下滑。

而與其他兩家在消費(fèi)級(jí)圖像傳感器上開始慢慢轉(zhuǎn)向大底的策略不同，三星依然在繼續(xù)采用小底高像素的策略，借助Tetra Pixel這樣的十六像素合一技術(shù)來應(yīng)對(duì)暗光條件下的拍攝。其兩億像素的圖像傳感器HP2、HP3已經(jīng)被應(yīng)用到了手機(jī)的廣角和長(zhǎng)焦攝像頭中，比如三星自己的Galaxy S23 Ultra、紅米Note 13 Pro等機(jī)型。

不過值得關(guān)注的是，在今年的IEEE IEDM上，三星所提交的論文報(bào)告中提到了全新的三層式堆棧CMOS圖像傳感器，將像素尺寸進(jìn)一步縮小至0.5微米。雖然從同等大小的圖像傳感器中獲得更高分辨率的傳統(tǒng)做法是減小像素尺寸，但像素越小也就越容易受到電噪聲干擾。特別是隨機(jī)電報(bào)信號(hào)（RTS）這一噪聲。再者就是更容易受到寄生電容的影響，進(jìn)而降低光電轉(zhuǎn)換效率。

三星的研究人員因此提出了一種三層堆棧式6400萬(wàn)像素CIS結(jié)構(gòu)，采用Cu-Cu鍵合連接相鄰層的像素，做到像素精準(zhǔn)對(duì)齊的同時(shí)，進(jìn)而減小圖像傳感器的尺寸，降低寄生電容。根據(jù)該論文提供的數(shù)據(jù)，其RTS噪聲降低了85%，光電轉(zhuǎn)換效率提高了67%。

寫在最后

今年第三季度，這三大手機(jī)CMOS圖像傳感器廠商都迎來了新一輪的營(yíng)收增長(zhǎng)和技術(shù)迭代，無論是全局快門、更大幅面、DCG還是超小像素，也都會(huì)繼續(xù)為手機(jī)影像注入新的動(dòng)力。不少人認(rèn)為手機(jī)影像的發(fā)展已經(jīng)遇到了瓶頸，但結(jié)合計(jì)算攝影的快速發(fā)展來看，未來手機(jī)CMOS圖像傳感器大戰(zhàn)才剛剛拉開帷幕。