思特威：做中國(guó)圖像傳感器芯片行業(yè)的“SONY”

□ 文/本刊記者 丁兆威

據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2025年，中國(guó)半導(dǎo)體芯片出貨量將占全球半導(dǎo)體芯片市場(chǎng)50%以上。相較于國(guó)外半導(dǎo)體巨頭，目前中國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片在技術(shù)、品牌、高端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面還存在一定的差距，無法滿足迅速發(fā)展的市場(chǎng)需求，大部分的市場(chǎng)份額仍將被國(guó)外巨頭瓜分。

在此背景下，為了加速實(shí)現(xiàn)中國(guó)技術(shù)自主化, 2015年國(guó)家出臺(tái)了《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃，加快從制造大國(guó)轉(zhuǎn)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)型。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為戰(zhàn)略目標(biāo)的重要突破口，受到國(guó)家的高度重視，獲得國(guó)家政策的大力扶持。

為此，記者在安博會(huì)上專門找了一家圖像傳感器廠商——江蘇思特威電子科技有限公司(SmartSens)進(jìn)行了采訪。

SmartSens品牌資深市場(chǎng)總監(jiān)姚汝暉女士介紹，CMOS圖像傳感器技術(shù)是一門新興的數(shù)字圖像技術(shù)，它能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出。與傳統(tǒng)CCD技術(shù)相比，CMOS技術(shù)能夠把整個(gè)數(shù)字成像系統(tǒng)集成在一塊芯片上，因此它的主要優(yōu)點(diǎn)在于：低功耗、低成本、速度快、系統(tǒng)集成性高以及智能化讀取。

作為高性能CMOS圖像傳感器芯片設(shè)計(jì)公司，SmartSens自成立以來，就一直致力于CMOS圖像傳感器芯片的設(shè)計(jì)和研發(fā)，面向全球提供領(lǐng)先的CMOS圖像傳感器芯片產(chǎn)品。

SmartSens由入選“國(guó)家千人計(jì)劃”的徐辰等三位曾在美國(guó)硅谷專注于CMOS 圖像傳感器芯片研發(fā)的海歸博士于2011年創(chuàng)立，目前在美國(guó)硅谷圣何塞及中國(guó)上海漕河涇開發(fā)區(qū)擁有一支全球領(lǐng)先的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，2014年入選國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。產(chǎn)品覆蓋安防監(jiān)控、車載影像、機(jī)器視覺及消費(fèi)類電子產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域，技術(shù)和創(chuàng)新能力在視頻監(jiān)控領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。截至目前，SmartSens已累計(jì)申請(qǐng)32項(xiàng)國(guó)家專利，其中發(fā)明專利15項(xiàng)、實(shí)用新型專利6項(xiàng)，有18項(xiàng)專利已經(jīng)授權(quán)，并已提出PCT申請(qǐng)國(guó)際專利保護(hù)。這對(duì)于一個(gè)成立只有六年、員工不足百人的公司而言，不是一件容易的事，但SmartSens做到了。

那么，SmartSens的技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在哪些方面？跟索尼和Aptina這些大公司相比，靠什么在市場(chǎng)上立足和發(fā)展？

姚汝暉女士表示，SmartSens在智能像素技術(shù)、全局快門像素技術(shù)、低噪聲列并行讀出結(jié)構(gòu)等方面都居于行業(yè)領(lǐng)先水平。這三項(xiàng)技術(shù)不但能夠很好的實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)算法，而且對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的物體拍攝可以完全不失真，同時(shí)還能有效提升像素在低光照下的感應(yīng)度。更為重要的是，以前需要單獨(dú)的圖像處理芯片，在應(yīng)用了高動(dòng)態(tài)合成算法后可以完全嵌入到芯片內(nèi)部，不但極大地提高了使用靈活度，而且很大程度上降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本（單芯片對(duì)比與傳統(tǒng)CCD加ISP的解決方案）。她向記者列舉了SmartSens幾項(xiàng)CMOS圖像傳感器芯片的關(guān)鍵性技術(shù)：

一、局部多重曝光技術(shù)。普通圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍普遍不足，SmartSens設(shè)計(jì)高動(dòng)態(tài)像素技術(shù)巧妙地利用其專利技術(shù)“局部多重曝光”和高動(dòng)態(tài)范圍合成算法配合，有效地提高傳感器的動(dòng)態(tài)范圍，使得圖像在高光部分，低光細(xì)節(jié)上更富有層次感，圖像質(zhì)量提升顯著

二、全局快門（Global Shutter）CMOS圖像傳感器技術(shù)。全局快門CMOS圖像傳感器能夠清晰、準(zhǔn)確地抓拍高速運(yùn)動(dòng)的物體，性能及適用性遠(yuǎn)超當(dāng)前普及的傳統(tǒng)卷簾式快門（Rolling Shutter）圖像傳感器，主要應(yīng)用在人工智能（AI），機(jī)器視覺（MV），智能交通（ITS），工業(yè)自動(dòng)化（FA）等前沿技術(shù)領(lǐng)域。

相比較于一般的全局快門圖像傳感器技術(shù)，SmartSens的Global Shutter技術(shù)采用電壓域（Voltage-Domain）處理方法，突破性地在成像傳感器相元（Pixel）內(nèi)運(yùn)用CDS技術(shù)將光電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)。

這種處理方式能保證更低的圖像噪聲（抑制暗電流），提供更好的成像效果；同時(shí)提高傳感器快門效率（Shutter Efficiency），有效解決傳統(tǒng)Global Shutter CIS前后幀拍攝的圖像數(shù)據(jù)殘留問題，為AI算法的運(yùn)行精準(zhǔn)度提供有效保證。

SmartSens的Global Shutter 傳感器設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界一流水平，通過與TSMC的戰(zhàn)略合作，首創(chuàng)性地將Global Shutter CMOS圖像傳感器和背照式（BSI）pixel 設(shè)計(jì)工藝融合在一起，極大地提升了CMOS傳感器的感光靈敏度（QE）和Low-light環(huán)境下的成像效果。

目前，SmartSens已經(jīng)將Global Shutter CMOS圖像傳感器技術(shù)產(chǎn)品化為SmartGS?系列CIS產(chǎn)品，可滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求，人工智能領(lǐng)域的眾多知名企業(yè)已將SmartGS?系列傳感器運(yùn)用到核心產(chǎn)品當(dāng)中。

未來三年，全球?qū)⑦M(jìn)入人工智能時(shí)代，CMOS圖像處理傳感器作為數(shù)字傳導(dǎo)過程中的必備元件，將迎來新一輪的快速增長(zhǎng)。這為中國(guó)芯片廠商超越歐美老牌廠商提供了千載難逢的機(jī)會(huì)。

“斯諾登事件”后，“國(guó)家安全”日益受到重視，這在一定程度上，又為國(guó)產(chǎn)芯片廠商提供了“天時(shí)、地利、人和”的機(jī)會(huì)，再加上國(guó)產(chǎn)芯片在技術(shù)上日益成熟，我們相信，未來的圖像傳感器市場(chǎng)必將屬于像SmartSens這樣專注于圖像傳感技術(shù)研究的中國(guó)企業(yè)。

作為圖像傳感芯片專業(yè)廠商，SmartSens緊跟行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，積極布局和投入新技術(shù)研發(fā)，在3D、VR、AR和AI等領(lǐng)域，為自己設(shè)定了目標(biāo)，并努力取得關(guān)鍵性突破。姚汝暉表示，思特威將致力于成為中國(guó)圖像傳感芯片行業(yè)的“SONY”。