索尼憑什么“獨(dú)霸”CMOS圖像傳感器市場(chǎng)

Ringcao

市占率51.6%，已經(jīng)甩開(kāi)三星三倍多

索尼中國(guó)前董事長(zhǎng)高橋洋曾說(shuō)：“索尼的手機(jī)賣(mài)得不好，但索尼的CMOS圖像傳感器絕對(duì)是全球市占率最高的元件?！币环矫媸菍?duì)手機(jī)市場(chǎng)進(jìn)展緩慢的遺憾，一方面透露出對(duì)自家傳感器爭(zhēng)氣的自豪感。

根據(jù)Omdia最新的市場(chǎng)研究報(bào)告顯示，索尼繼續(xù)主導(dǎo)著全球CMOS圖像傳感器（CIS）市場(chǎng)。數(shù)據(jù)顯示，2022年第三季度索尼的CMOS圖像傳感器銷(xiāo)售額為24.42億美元，在CMOS圖像傳感器市場(chǎng)上的份額為51.6%，是排名第二的三星（15.6%）的三倍多。

2022年第三季度全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)規(guī)模為47.33億美元，比同年第二季度增長(zhǎng)13.6%。緊隨三星之后的是豪威科技、安森美半導(dǎo)體和格科微電子，它們的份額占比分別是9.7%、7%和4%。其中，豪威科技和格科微均為中國(guó)企業(yè)，兩家中企合計(jì)拿下了13.7%的市場(chǎng)份額。

去年第三季度CMOS圖像傳感器市場(chǎng)的另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是SK海力士的突飛猛進(jìn)：SK海力士第三季度銷(xiāo)售額為1.8億美元，排名第六，其CMOS圖像傳感器銷(xiāo)售額與上一季度相比增長(zhǎng)了約20%。

再拉遠(yuǎn)一點(diǎn)時(shí)間，2021年三星的CMOS圖像傳感器市場(chǎng)份額為29%，而索尼則為46%。在2022年中，索尼似乎拉大了與亞軍之間的差距，市場(chǎng)觀察人士則認(rèn)為這一趨勢(shì)將不斷延續(xù)下去。市場(chǎng)觀察人士對(duì)此表示，索尼第三季度在CMOS圖像傳感器市場(chǎng)表現(xiàn)良好的原因是這家日本科技巨頭已經(jīng)獲得小米12SUltra等設(shè)備的訂單。

值得一提的是，索尼有望為蘋(píng)果即將推出的iPhone15系列供應(yīng)CMOS圖像傳感器，2023年索尼是唯一一家有望實(shí)現(xiàn)收入同比增長(zhǎng)的主要CMOS圖像傳感器供應(yīng)商。索尼增加其CMOS圖像傳感器市場(chǎng)份額的手段極其全面，除了通過(guò)與臺(tái)積電的合作加強(qiáng)其生產(chǎn)系統(tǒng)，還在2023年CES上公布了其汽車(chē)業(yè)務(wù)，兩部電動(dòng)車(chē)毫無(wú)疑問(wèn)采用自家的攝像頭和CMOS圖像傳感器。

索尼CMOS圖像傳感器的高速起飛，離不開(kāi)手機(jī)攝像頭的“扶持”，無(wú)論是海外機(jī)還是國(guó)產(chǎn)機(jī)，索尼穩(wěn)定和先進(jìn)的圖像傳感器技術(shù)都起到了關(guān)鍵作用，我們來(lái)向你解讀其中幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：

類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換控制器

ColumnA/DConverter技術(shù)實(shí)際是在傳感器的頂端或底端放置一行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，能同時(shí)讀出傳感器中一行像素的所有信號(hào)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以大幅提高信號(hào)讀出速度。這樣的設(shè)計(jì)有兩個(gè)好處。1.每一行的信號(hào)能并行讀出，大大提高傳感器信號(hào)讀出速度，這是CMOS傳感器進(jìn)入高分辨率高幀率的基礎(chǔ)，現(xiàn)在的傳感器一般在頂端和底部各有一行ADC以加速讀出（某些傳感器甚至有多行ADC）。2.在圖像傳感器的底部放置一行ADC，減少了信號(hào)從像素讀出電路到ADC的距離，從而減少噪聲引入的機(jī)會(huì)。而根據(jù)索尼官網(wǎng)的原理圖，在模擬域和數(shù)字域各加入了一個(gè)去噪模塊，能提高圖像信噪比（指一個(gè)電子設(shè)備或者電子系統(tǒng)中信號(hào)與噪聲的比例，比例越大說(shuō)明噪聲越?。?。

背照式CMOS傳感器

這個(gè)大家很熟悉了，早年出現(xiàn)在索尼的卡片相機(jī)身上，當(dāng)時(shí)為了縮小相機(jī)機(jī)身，采用了潛望式鏡頭，把攝像頭做到了小型化，近幾年自然毫不違和地裝到了手機(jī)機(jī)身里面。它能大幅提高傳感器的感光能力，使得在減少像素面積的同時(shí)，還能保持不錯(cuò)的感光能力。

既然有背照式結(jié)構(gòu)的新像素結(jié)構(gòu)，那么對(duì)應(yīng)就有前照式的傳統(tǒng)像素結(jié)構(gòu)。下文示意圖給出了這兩種像素結(jié)構(gòu)的區(qū)別，相對(duì)前照式，背照式結(jié)構(gòu)將作為讀出電路的金屬層從硅基上面換到了硅基下面。這種結(jié)構(gòu)的修改，可以避免金屬層對(duì)入射光線的干擾，同時(shí)硅基深度減少后，更大入射角的光線也可以到達(dá)感光區(qū)域，從而提高像素的感光度。

根據(jù)索尼官網(wǎng)數(shù)據(jù)，背照式傳感器的感光度可以達(dá)到傳統(tǒng)前照式的2倍。然而，背照式傳感器也有不好的地方，比如硅基放到金屬層上后，厚度減少，能吸收的最大光子數(shù)減少。而且由于硅基在金屬層的上層，增加了CMOS工藝的難度，在蝕刻好金屬層后，還需要再鋪一層硅基。這在增加技術(shù)難度的同時(shí)，增加了成本。其實(shí)，這些年前照式傳感器的工藝也一直在改進(jìn)，其感光度也得到了很大提升。在對(duì)器件大小限制不是很大的應(yīng)用（比如單反）中，前照式傳感器因其更簡(jiǎn)單的工藝及低成本，還有不少應(yīng)用空間。

堆棧式CMOS傳感器

在背照式傳感器的基礎(chǔ)上，把處理電路剝離出來(lái)，放到像素層的下面。這樣可以減少傳感器占的面積，提高空間利用率，在寸土寸金的手機(jī)內(nèi)，這種空間利用率的提升是非常重要的。同時(shí)，使用堆棧的方式，可以引入DRAM做緩存，以支持超高幀率。此外，將處理電路分離出來(lái)，還能在電路區(qū)域使用和像素區(qū)域不同的工藝，提高sensor處理能力，減少功耗等。

憑借這三板斧的技術(shù)應(yīng)用，索尼在實(shí)現(xiàn)CMOS傳感器小型化的同時(shí)，在手機(jī)圖像傳感器市場(chǎng)中奪得了巨大市場(chǎng)份額。