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CIS的黄金时代正在到来

对于CIS（CMOS图像传感器）领头羊索尼来说，近来可谓是喜忧参半 。失去华为这个超级大客户，让索尼相关业务营收大幅缩水，根据2020财年第二财季（自然月7~9月）财报，图像传感器业务的运营利润预期被下修38%至810亿日元 。索尼的CFO Hiroki Totoki（十时裕树）就认为直到2022财年结束（2023年3月）前，传感器业务的盈利能力都不会恢复 。
好在这个“伤口”正在慢慢恢复，由于苹果iphone12的热卖以及来自中国厂商的订单增加，索尼依然对未来充满信心，新建工厂的计划如期进行 。
CIS的黄金时代正在到来，对于索尼和其他厂商来说，现在无暇顾及过往，因为未来的竞争容不得丝毫喘息 。
黄金时代
我们身处的世界已经被CIS包围了 。不单是智能手机和照相机，无人机、扫地机器人、智能翻译笔、安防摄像头，还有生产线上的检测设备，都已经离不开CIS 。
根据市场分析公司Yole的预计，2019年至2025年间，CIS行业的CAGR为8.1％，五年内收入应达到270亿美元 。而据另一家分析公司Frost&Sullivan统计，2019年全球CIS市场出货量为63.6亿颗，预计到2024年全球出货量达到91.1亿颗 。

CIS的黄金时代正在到来
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移动设备的首要地位仍不可撼动，多摄像头化是市场最大的驱动力，这里又以手机为最，2019年全球智能手机及功能手机CIS销售额就占据了全球73.0%的份额，而安全和汽车则在2020年成为CIS第二和第三大细分市场，年复合增长率也高达20% 。
汽车市场的潜力最被行业所看好 。IC insights的报告指出，汽车市场将成为CIS的增长动力所在 。未来5年，这个市场的年复合增长率预计将达到38.4％，到2022年，整个汽车CMOS图像传感器市场会增长到28亿美元，市场占比会提升到15%，跃居第二位 。
这其中的原因就是ADAS（先进驾驶辅助系统）/AV（自动驾驶汽车）的发展，推动车载摄像头从仅搭载后视摄像头的配置，向6个摄像头以上的ADAS，乃至多达16个摄像头的自动驾驶发展，将极大提升CIS用量 。
还有一个有黑马潜质的领域是工业，随着机器视觉的发展，越来越多的工业生产线将引入图像传感器来提高生产效率和质量，预计该领域年复合增长率18%，2020年销售额8.97亿美元 。
未来5年，汽车，工业，国防和航空航天等所有其他细分市场的表现将超过CIS的平均水平，替代移动设备成为市场总量扩大的主要推手 。
巨头的追逐
同其他半导体市场相似，CIS也是巨头的乐园 。索尼、三星和Omnivision（豪威科技）位列市场三甲，市场占有率分别为42%、21%和10%，几乎瓜分了全部市场份额 。意法半导体（ST） 近来表现优异，从而跃升到第四位（市占率为6%），排在第5位的则是安森美（市占率为4%） 。
相比鼎盛期，索尼的市场份额有所下降，其中有失去华为这一大客户的影响，但三星、海力士等对手的不停追击也是重要因素 。
要在CIS市场存活乃至领先，必须要在技术上快人一步 。这也促使CIS的技术不停演进，从FSI过渡到BSI，现在则升级成堆叠式BSI，使用TSV来连接到传感器阵列和逻辑芯片 。
很有意思的是，CIS的制造工艺与DRAM的制造工艺非常相似，并且DRAM 的沟槽技术被应用于高像素产品的工艺 。因此，DRAM制造商很有可能后发制人，这就是三星、SK海力士等厂商快速崛起的秘密 。
SK海力士实际上正在应用DRAM沟槽工艺技术来消除像素之间的光干扰，同时正在进行一些实验来防止使用金属隔墙时吸收光子 。此外，三星电子的ISOCELL还采用了DRAM工艺技术，并正在努力将其工艺改进到32nm的水平 。
SK海力士目前正在使用8英寸和12英寸CIS生产线 。与去年相比，今年的12寸CIS产品线的产能增加了60％以上 。此外，由于某些线路正在为CIS进行重新部署，因此从今年年底开始，其产品性能将有望大幅提升 。
三星在使用8英寸CIS生产线外，也在扩大其12英寸生产线的产能，主要是利用旧的DRAM生产线 。从2018年的11条生产线开始，三星计划在2020年将13条生产线转换为CIS生产线 。
三星提出的口号是要在2030年之前超过索尼、跃居世界CIS首位 。为此，三星正在积极地扩大投资 。一家设备家企业就表示，其8～9月多次获得图像传感器设备的大型订单均来自三星 。
面对咄咄逼人的对手，索尼在提高12寸产线产能的同时，也在加快新产线的建设 。如果进展顺利，索尼在日本长崎的全新产线将在2021年4月开始设备进厂，同年10月进行运作 。
另辟蹊径
索尼和三星在高端市场的“神仙打架”，国内厂商只能作为旁观者 。但是，在安防、工业、汽车等领域，国内厂商则有很大机会突围而出 。
纵览整个安防领域，视频监控作为国内安防市场占比最高的细分行业，一直保持着高增长姿态，高清摄像头成为市场增长的爆发点，也带动了相关CIS市场的成长 。
基于对应用场景更深入的理解，国内厂商表现一直很优异 。安防摄像头对于低光照、宽动态范围等性能的需求逐渐提升 。就此趋势，本土CIS厂商思特威通过全彩夜视技术、近红外增强技术等创新技术，解决了客户的痛点，从而获得了中国乃至全球安防市场的认可 。根据Techno Systems Research最新报告显示，思特威科技在安防领域自2017年起已经连续两年蝉联市占率第一 。
工业市场也是国内厂商有希望突破的领域 。进入21世纪后，随着机器视觉在工业自动化的应用，CIS也获得进入工业市场的准入资格 。并且，随着制程工艺的长足进展，CIS已经与CCD渐成分庭抗礼之势 。
GS（全局快门）的引入，是CIS的一个重大革新 。它使得CIS能同时曝光来撷取不失真的运动物体图像，这对机器视觉的领域有重大意义 。快速捕捉（高帧率），无形变和非可见光下成像（近红外增强技术）都相继在CIS上得以实现 。
因为在GS CIS方面起步很早，国内厂商在机器视觉的应用上已经取得了一定的进展，在生产线检测、无人机避障等场景中都占有了一席之地 。
车用CIS也为国内厂商所一致看好 。“中国拥有全球一半以上的电动车销量，CIS下游市场优势明显，因此技术机遇和市场优势使得我国车用CIS面临良好的发展机遇 。”一位业内人士这样分析 。
进入今年以来，已经有多家国内CIS厂商推出了车规级CIS产品，展示了良好的发展态势 。虽然与国际巨头还有差距，但是利用本土市场优势，加强与国内车企、Tier1厂商的互动，加速产品验证，同时切入较易进入的后装车载市场，逐步向前装车载市场渗透，国内厂商有机会获得更多市场份额 。
【CIS的黄金时代正在到来】 Yole最近做出预测：中国或首先在CIS上实现自主可控 。这个判断的根据是，中美贸易战给了国内厂商更多的机会和大量注资，并且中国大陆拥有CIS所需的晶圆代工厂 。如果再加上国内在机器人、AR等新兴市场上的优势，国内厂商有很大几率在未来几年改写CIS市场的格局 。
责任编辑:tzh
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