CMOS最坏的时代
在过去20年的时间中，CMOS图像传感器（CIS）一直保持增长态势。
2019年时，因为手机市场需求大规模爆发，在CIS市场，以2M/5M/VGA为主的低像素CIS严重缺货，同时中高像素的产能也越发紧张。豪威科技曾一度调高高端消费用CIS元件报价，幅度高达10至20%。
随着新冠爆发的刺激，加上智能汽车和安防的需求增多，2021年的CIS市场更是得到了飞速发展，全球CIS总销售额将增长19%，达到228亿美元，这将是自2010年以来全球销售额连续第十次创历史新高。
今年CMOS图像传感器市场情况似乎发生了变化。IC Insights预测，2022年CIS市场将出现13年来的首次下降11%至61亿颗，同时销售额也将下降7%至186亿美元。
CIS的需求放缓是由众多因素影响的，首先是主流智能手机和电脑的需求疲软，影响CIS市场情况。手机市场作为最大的CMOS图像传感器终端市场占整个CIS市场的七成。今年智能手机行业异常严峻，今年前三季度，国内市场手机总体出货量累计1.96亿部，同比下降21.1%。手机行业的不乐观自然的传导到上游CIS供应链。其次是CIS需求增长点也在变慢，前两年不断比拼在手机中增加的摄像头，带来了巨大的CIS需求增长，但如今除了某些高端智能手机包含5个以外，大多数手机的摄像头的平均值都保持在3个左右，不再增加的摄像头需求也使得CIS愈发雪上加霜。
CIS的下滑已经反映在CIS的厂商身上。CMOS图像传感器市场的龙头老大索尼在2021年占全球CMOS图像传感器销售额的43%左右，这家公司公布的报告显示，截至2022年6月，其图像传感器的美元销量收入环比下降12.4%。
国内CIS厂商也不好过，上文提到的豪威集团除了近日发布内部邮件外，在今年第三季的业绩发布会上就已经表示，公司出于谨慎角度考虑，并基于当前可获取信息进行了评估，公司对6400万像素图像传感器产品以及部分库龄较长的产品等存在减值迹象的资产计提存货跌价准备。
头顶国产CMOS之光的格科微今年一改去年的增长态势，进入业绩下滑通道。格科微前三季度实现营业总收入45.71亿元，同比下降13%；实现归母净利润5.55亿元，同比下降40.5%。
主营业务为CMOS图像传感器的思特威同样表示，今年前三季度，公司实现营业收入16.54亿元，同比减少19.00%；归属于上市公司股东的净利润为-4165.90万元，同比减少113.00%。
CMOS市场的变化，似乎打了许多厂家一个措手不及。部分业内人士认为，从市场需求来看，一直到2023年上半年需求都可能无法回升，最好的情况是在明年下半年恢复。
CMOS最好的时代
尽管CMOS图像传感器市场有所缩减，但今年CMOS厂商们在技术上的比拼十分激烈。
当年TechInsights最早做出手机CIS像素尺寸在变小的趋势论断，还是让很多技术爱好者震惊的。因为CIS并不像数字电路的摩尔定律那样，会受惠于更小的像素结构；小像素也的确不利于感光。
但事实就是，这么多年来手机CIS（甚至包括微单/单反的全画幅CIS）的像素就是在不断变小，不管这是技术使然还是市场使然。毕竟此前这些年，从上至下都有着更高像素的市场需求，那么像素当然要做小。
随着手机像素卷到1亿后，今年不少CIS厂商都推出了达2亿像素的图像传感器。今年6月，三星推出了2亿像素（200MP）的ISOCELL HP3图像传感器，它拥有三星最小的0.56微米（μm）像素。与上一代的三星0.64微米（μm）像素相比，ISOCELL HP3的像素尺寸缩小12%，在1/1.4英寸光学格式中包含2亿像素。光学格式指的是相机镜头感光区域直径。这意味着ISOCELL HP3可以减少20%摄像头模组面积，使智能手机厂商可以确保其高端产品机身的轻薄。
在2亿像素方面，国产厂商豪威科技追平三星。在今年8月，宣布推出像素大小仅为 0.56 µm的超小型2亿像素图像传感器OVB0A ，专为高端智能手机的后置（广角）主摄像头而设计。据介绍，OVB0A采用豪威科技PureCel Plus‑S 堆叠芯片技术，能够在更小的 0.56 µm 像素尺寸中保持极高的分辨率，将 2 亿像素封装到 1/1.4 英寸的光学外形中。
值得注意的是，今年1月份豪威刚发布了全球最小的0．61μm像素尺寸的2亿分辨率的图像传感器OVB0B。半年时间再次推新，可见国内CMOS厂商实力不断进步。
尽管三星、豪威两大企业都纷纷公布自己达到2亿像素的产品，但却未见索尼这位CIS界顶流的身影。从市场份额来看，2022年索尼占据全球39%的份额、三星占据24%、豪威占据12.9%的份额，索尼仍占据全球的领先地位。作为全球最大的CMOS图像传感器供应商的索尼，其产品的主流参数仍在5000万像素。
索尼似乎并不着急。实际上，在早在2016年年初，索尼就已经与飞思联手推出了1亿像素中画幅相机XF100MP，其中1亿像素CIS就是索尼生产的。并且在2021年年底，索尼宣布已成功开发出全球首创的双层晶体管像素堆叠式CMOS图像传感器技术。
传统的堆叠式图像传感器（左）；采用新开发的双层晶体管像素技术的堆叠式CMOS图像传感器（右）
相比之下，在传统的堆叠式CMOS图像传感器中，光电二极管和像素晶体管并排位于同一基片上。新的堆叠技术支持采用可以独立优化光电二极管和像素晶体管层的架构，从而使饱和信号量相比于传统图像传感器增加约一倍，进而扩大动态范围。
这项新技术使动态范围扩大并降低了噪点，将避免在有明暗差（例如背光设置）的场景下曝光不足和过度曝光的问题，即使在光线不充足（例如室内、夜间）的场景下也能拍摄高质量低噪点的图像。索尼将通过双层晶体管像素技术致力于实现更高质量的成像，例如智能手机拍摄等。实际上，CIS除了像素堆砌外，仍有不少值得挖掘的技术创新，可对最终成像做出更多的优化。
索尼半导体CEO清水照士接受专访时表示，即使智能手机市场已经见顶，每年的销量也有12亿-13亿部，以平均3-4个CIS来算，智能手机CIS每年有50亿颗左右的市场。其还透露，索尼位于长崎的工厂目前正在进行第二次扩建，以满足高端智能手机对CIS的需求。
今年国内CIS厂商也频频传来好消息。
除了豪威集团推出的2亿像素外，以量取胜的格科微也没有闲着。在最近的业绩发布会上，格科微首席运营官李文强表示：“CMOS 图像传感器，我们需要承认海外是有一定程度上的领先，我们更需要建设好临港工厂，加快研发速度。事实上，我们采用了新的机器设备、在自有工厂进行开发，研发效率有了倍速提升。”
从CMOS图像传感器的进度来看，目前格科微已经完成了 3200 万像素的技术研发，后续将向 5000 万像素乃至 1 亿像素拓展。格科微表示，希望通过差异化技术，给出不同的解决方案，快速进入安卓市场高端芯片的阵营。
思特威是安防监控CIS领域的主要玩家，近年来也开始往多领域进攻。今年12月，思特威还推出了首颗LA（Linear）线阵系列4K分辨率高速工业CMOS图像传感器——SC430LA。据了解，该款新品拥有4K分辨率，采用BSI工艺，在500nm波段下有高达77%的量子效率(QE)，相较业内同规格工业产品提升10%，在工业低照环境下提供更多真实有效的影像信息，实现4K分辨率。
结语
CMOS图像传感器的更新换代和新应用场景层出不穷，厂商必须保持持续的研发创新，根据最新技术发展趋势和市场需求持续进行产品迭代；此外，厂商也必须对主流技术迭代趋势和场景应用的市场空间保持较高的敏感度，才能及时把握技术发展的大方向。无论是国内厂商还是国外厂商，技术迭代与全面布局是都是需要考虑的问题。
这是CMOS最坏的时代，CMOS迎来了下降，CMOS相关厂商日子都不好过；这也是CMOS最好的时代，厂商仍旧在用自己最高的技术水平，持续推动着CMOS的发展和迭代。
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