现在半导体的核心技术掌握在哪些国家手上?

现在半导体的核心技术掌握在哪些国家手上?,第1张

1.美国英特尔(Intel)公司,以生产CPU芯片闻名于世!

2.三星(Samsung)电子公司成立于1969年,初期主要生产家用电子产品,如

电视机和录像机等。七十年代始进入国际市场,逐渐发展成为全球五大电

子公司之一,产品也由家电扩展到计算机、通讯等诸多方面。九十年代由

于经济方面的原因,三星公司进行了大规模的战略重组。1978年,三星半

导体从三星电子公司分立出来而成为独立的实体,1983年起随着成功发展

了64K DRAM超大规模集成电路,从此在单一家电类半导体产品基础上发展

了许多新的半导体产品,逐渐成为全球领先的半导体厂商。它的半导体产

品主要有DRAM、SRAM、闪速存储器、ASIC、CPU和TFF-LCD板等等。

3.德州仪器(TI)公司总部位于美国德克萨斯州达拉斯城,是一家全球性的

半导体公司,是世界领先的数字信号处理和模拟技术的设计商、供应商,

是推动电子数字化进程的引擎。主要IC产品有:数字信号处理器、模拟和

混合信号器件、数字逻辑、ASIC、微控制器、语音和图形处理器、可编程

逻辑、军用器件等。

4.东芝(Toshiba)在国际市场上盛名远扬,家喻户晓。在日本之外,东芝拥

有100多家子公司和协作公司的庞大全球网络,仅海外子公司便拥有40,000

多名雇员,他们遍及全球各地,从事着从科研到采购、生产、销售以及市

场调研等工作。分布在世界各地的39个厂家构成东芝的生产网络,制造品

种繁多的产品,包括最先进的半导体元件、显象管、彩色电视机、移动式

计算个人电脑、光?磁存储、消耗品及工业用发电机和变电装置。这些技术

和设备均处世界领先地位的东芝生产厂家,强有力地保障着公司技术和整体

能力的发展,推动着电子工业的进步;同时也提供了更多的就业机会,进

一步促进了当地经济的蓬勃发展。

5.台积电(TSMC)成立于1987年,是全球最大的专业集成电路制造服务公司

。身为专业集成电路制造服务业的创始者与领导者,TSMC在提供先进晶圆

制程技术与最佳的制造效率上已建立声誉。自创立开始,TSMC即持续提供

客户最先进的技术;2006年的总产能超过七百万片约当八吋晶圆,全年营

收约占专业集成电路制造服务领域的百分之五十。

6.意法半导体会(ST)是全球性的独立半导体制造商。公司设计、生产、销

售一系列半导体IC和分立器件,用于远程通讯系统、计算机系统、消费电

子产品、汽车和工业自动化控制系统。ST是全球MPEG-2解码IC、数字机顶

盒IC、Smartcard MCU、特殊汽车IC和EEPROM非易失存储器最大供应商,也

是第二大模拟/混合信号ASSP和ASIC、磁盘驱动IC及EEPROM存储器供应商。

公司的产品采用一系列专有制作工艺和设计方法设计生产,可提供3000多

种主要型号产品。

ST公司是1987年由法国Thomson Semiconductors和意大利SGS

Microelectronics合并而成。自从成立以来,ST公司不断扩大生产能力,

目前公司拥有雇员约34,000人,共有9个研发机构,35个设计和应用中心,

17个生产据点,并在24个国家建立了62个销售部门。公司总部一部分在法

国St Genis,另一部分在瑞士日内瓦,在美国、新加坡、日本设立了地区总

部。ST公司十分重视技术发展,1999年投入26.6%销售收入用于产品研发,

共完成了751项新专利应用。公司设计销售几乎每种型号半导体器件,从简

单的晶体管到世界上最复杂的IC产品,覆盖了所有主要的半导体器件。其

中包括:专用IC、微处理器、半定制IC、存储器、标准IC、分立元件等。

7.瑞萨科技(Renesas)在2003 年4 月1 日正式成立,以领先的科技实现人

类的梦想。结合了日立与三菱电机在半导体领域上的丰富经验和专业知识

,配合全球二万七千名员工的无限创意,我们将无处不在,超乎你的想像

。科技的价值在于让一切变得可能,身为一家具有领导性和值得信赖的智

能晶片解决方案供应商,我们对于拓展明日无处不在的网络世界,担当重

要的角色。我们的创造力具前瞻性,为人类创造出更舒适美好的生活。

瑞萨精密的AFE ,运用10/12/14-bit 高信号解析度,可达到极佳讯号/噪

音比率,并融合影像处理器的原创IP 技术,以提供高品质的数位摄影。同

时,瑞萨亦是DVD 录影科技先驱,晶片设计整合不同要求,产品包括了

MPEG LSIs 、AFE 类比、DVD DSPs 、ODD 信号处理器及嵌入式的MCU 。瑞

萨同时更掌握LCD 液晶体电视的新科技,除了生产LCD-TV 的核心系统,也

有各重要部份:影像数据晶片、LCD 时间控制器、LCD 驱动器、M16C 及

H8S 微控制器、驱动器解决方案、订制平台、ASSPs...等。

8.海力士(Hynix)1983年开始运作,目前已经发展成为世界级电子公司,拥

有员工约22,000人,1999年总资产达20万亿。在DRAM存储器领域,Hynix

Semiconductor产量居世界前列。目前,公司经改组之后,核心业务主要集

中于三个部分:半导体、通信和LCD。

9.索尼(Sony)半导体分部是索尼电子公司1995年3月在美国加州圣约瑟市建

立的一个分部,该分部使索尼公司能够对变幻莫测、竞争激烈的美国半导

体市场迅速做出反应,为索尼电子公司发展高附加值的通讯、音频/视频、

计算机应用产品提供后备支持。

10.高通(Qualcomm)公司开发、销售一系列高性能FPGA半导体产品和软件

开发工具。公司原名Peer Research

Inc.,1988年4月由John Birkner,

Andy Chan 和 H.T. Chua创建, 1991年2月改名为QuickLogic公司,同时

发布了它的第一个FPGA产品--

pASIC1系列,并随后开发了基于PC计的开发

工具-- QuickWorks,以其容易使用和有效实用被广泛接受。1995年和1997

年又分别发布了pASIC 2和 pASIC 3两个系列的产品。1998年,QuickLogic

公司发布了一种新的器件,被称为ESP(Embedded Standard Products),

该器件基于QuickLogic公司的核心FPGA技术,结合了标准产品的优点和可

编程器件的灵活机动的特点。目前已发布三个系列的ESP产品,即QuickRAM

系列、QuickPCI系列和 QuickDSP 系列。

QuickLogic公司总部在美国加州,它的半导体产品主要由代工服务商生产

,Cypress Semiconductor主要代为生产采用0.65微米CMOS工艺的pASIC器

件,台湾的TSMC1996年起成为QuickLogic公司的代工服务商。

近日,业内传出,图像传感器大厂豪威集团发布内部信,宣布进行成本控制,目标是2023年成本减少20%。降本的措施包括:停止所有招聘、全集团所有地区春节期间都停工;停发季度奖金和其他任何形式奖金;严格控制支出;一些研发项目减少NRE支出。消息一出,引发业内讨论,国内最大的CMOS企业开始过“苦日子”了?

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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