智能安防的幕后英雄，這些安防CIS企業(yè)你不可不知……

根據(jù)IC Insights在今年8月底發(fā)布的統(tǒng)計報告，CMOS市場規(guī)模持續(xù)增長態(tài)勢已經(jīng)保持6年，2018年銷售額達到了創(chuàng)紀錄的142億美元，預(yù)計2019年CMOS圖像傳感器(CMOS Image Sensor，CIS)的銷售額有望達到155億美元，同比增長9.3%，且還將繼續(xù)保持創(chuàng)紀錄的銷售量和出貨量。IC Insights預(yù)測這一勢頭將會持續(xù)到2023年，至215億美元。

圖1：IC Insights統(tǒng)計的2013年~2018年CMOS圖像傳感器的銷售額，及未來幾年的市場規(guī)模預(yù)測。

另外，根據(jù)Yole在2018年統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，在2017年CMOS圖像傳感器的出貨在不同應(yīng)用領(lǐng)域的占比情況顯示，安防用CMOS傳感器在2017年為7.86億美元，相比2016年增長了26%，是各類應(yīng)用中增長率最高的。也就是說安防領(lǐng)域稱為了CMOS圖像傳感器最活躍的市場之一。

圖2：CMOS圖像傳感器在不用應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的市場規(guī)模及占比情況。（數(shù)據(jù)來源：Yole）

由于物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，安防監(jiān)控攝像頭現(xiàn)在已經(jīng)不再局限于機場、火車站、銀行、商場、公路上和辦公樓等政府和企業(yè)級應(yīng)用。它們已經(jīng)成為零售企業(yè)、智能城市、智能家居和智慧工廠的重要組成部分，在收集和分析大數(shù)據(jù)方面用途非常廣泛。

在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，索尼、三星和豪威科技（現(xiàn)被韋爾股份收購）三家企業(yè)掌握了行業(yè)主導(dǎo)權(quán)，聯(lián)手占了70%以上的市場，不過他們的產(chǎn)品大部分都應(yīng)用在手機領(lǐng)域。在安防領(lǐng)域，出貨量比較大的企業(yè)主要有思特威（Smartsens）、豪威科技（OminiVison）、索尼（Sony）、晶相光電（SOI）、派視爾（PixelPlus）、安森美（ON Semiconductor）、以及格科微（GalaxyCore）等。

思特威電子科技有限公司（SmartSens Technology），由徐辰博士和多名硅谷精英于2011年創(chuàng)立，在美國硅谷、中國上海和北京等地有研發(fā)團隊，主要專注于CMOS圖像傳感器芯片設(shè)計。在2018年8月份，獲得了北京芯動能投資基金領(lǐng)投，聯(lián)想創(chuàng)投集團等投資機構(gòu)參投的數(shù)千萬美元融資。據(jù)稱，它是首家推出基于電壓域架構(gòu)和Stack BSI工藝的全局曝光CIS芯片的公司。

其產(chǎn)品主要應(yīng)用在安防監(jiān)控、車載影像、機器視覺和消費類電子產(chǎn)品（運動相機、無人機、掃地機器人、智能家用攝像頭）等領(lǐng)域。特別是在安防領(lǐng)域，據(jù)了解思特威2018年在安防領(lǐng)域的出貨量為6000多萬片，成為隱形的安防監(jiān)控CMOS圖像傳感器出貨量冠軍。

目前，該公司主要有三大產(chǎn)品系列：SmartClarity、SmartPixel和SmartGS。其中，SmartClarity系列產(chǎn)品基于BSI像素技術(shù)，具有出色的夜視性能。最新的產(chǎn)品為SC8238，該產(chǎn)品支持最常用的1/2.7”光學尺寸，分辨率為4K，它還采用了1.5μm背照式像素技術(shù)（BSI），能夠以同級別產(chǎn)品中最低的功耗實現(xiàn)高達1160mV/Lux·s的靈敏度。其應(yīng)用場景包括家用監(jiān)控攝像頭、智能家居及物聯(lián)網(wǎng)攝像頭、視頻會議系統(tǒng)和入門級運動相機等設(shè)備。

圖3：思特威SC8238產(chǎn)品圖。

SmartPixel架構(gòu)產(chǎn)品是思特威在2017年8月份推出的，采用了突破性的降噪工藝、高靈敏度、低噪聲和低功耗的讀取電路架構(gòu)。配合940nm的紅外補光燈珠，可實現(xiàn)夜視功能。其代表產(chǎn)品有SC4236、SC2238、SC2235、SC1235，以及SC1245等。

在今年4月份的美國拉斯維加斯安防展覽會上，思特威還正式推出了DSI像素技術(shù)。據(jù)其官網(wǎng)介紹，DSI技術(shù)使其SmartPixel技術(shù)再次獲得增強。DSI像素技術(shù)基于思特威先進的傳感器設(shè)計架構(gòu)開發(fā)，相較于BSI、FSI等前代技術(shù)，能夠幫助用戶實現(xiàn)更強的成像性能、更短的產(chǎn)品上市時間以及更高的性價比。在成像性能方面， DSI像素技術(shù)相較于SmartPixel技術(shù)目前采用的FSI技術(shù)靈敏度提升了2倍，暗電流則減少了5倍。而對比業(yè)內(nèi)其他廠商的BSI傳感器，思特威提供的DSI像素技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)2倍的SNR1性能和55%的讀取噪聲。此外，DSI像素技術(shù)的開發(fā)過程，不僅應(yīng)用了思特威的像素設(shè)計與制造經(jīng)驗，還結(jié)合了DB HiTek公司領(lǐng)先的芯片制造技術(shù)。

SmartGS系列產(chǎn)品是基于BSI工藝的全局快門CMOS圖像傳感器芯片。代表產(chǎn)品有SC132GS、SC130GS和SC031GS。

豪威科技成立于1995年，專注于開發(fā)高度集成的CMOS圖像技術(shù)，總部位于美國加利福尼亞州。豪威科技于2000年7 月在納斯達上市。

豪威科技的創(chuàng)始人是經(jīng)驗豐富的工業(yè)專家，出身于摩托羅拉，精通微處理器、微控制器、特殊功能邏輯、具有豐富的模擬電路、數(shù)/?；旌?a target="_blank">電路設(shè)計經(jīng)驗。它是最早進入拍照手機領(lǐng)域的CMOS傳感器企業(yè)，在早期也是最具規(guī)模的一家。2003年拍照手機剛開始應(yīng)用時，CCD 技術(shù)清一色由日本供應(yīng)商壟斷，CMOS技術(shù)則主要是歐美廠商提供。其中數(shù)美國豪威最具影響力。當時，全球1/3的手機攝像頭都采用了美國豪威的產(chǎn)品。隨著日韓廠商在CMOS方面技術(shù)逐漸趕上，加上2011年豪威丟失蘋果訂單，豪威逐漸被索尼、三星超越成為全球第三大CMOS供應(yīng)商 。

目前，豪威科技提供的產(chǎn)品主要包括CMOS 圖像傳感器（CMOS image sensor）、ASIC、微型影像模組封裝技術(shù)（Camera Cube Chip）和硅基液晶投影顯示芯片（LCOS）。各類產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于消費電子和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，包括智能手機、平板電腦、筆記本電腦、網(wǎng)絡(luò)攝像頭、安全監(jiān)控設(shè)備、數(shù)碼相機、汽車和醫(yī)療成像等。

自2016年起，以華創(chuàng)投資為首的中國財團設(shè)立并購基金北京豪威，以19億美元對價成功私有化納斯達克上市的圖像傳感器巨頭豪威科技。豪威開始了“遠嫁”中國的漫漫長路。盡管一定程度上收到了并購的影響，豪威的營業(yè)收入仍實現(xiàn)了穩(wěn)定的上漲。

2018年5月開始，韋爾股份籌劃收購豪威科技，并在今年5月6日晚間，韋爾股份發(fā)布公告宣布證監(jiān)會有條件的通過了韋爾股份對于北京豪威科技等標的資產(chǎn)的收購。此前，在美國當?shù)貢r間4月16日，美國外國投資委員會(CFIUS)就已經(jīng)簽發(fā)通知函，正式審閱通過了韋爾股份收購北京豪威科技有限公司的交易材料，并確定上述交易不存在未解決的國家安全考慮因素。也就是說，韋爾股份在5月份正式完成對豪威科技的收購。

豪威科技生產(chǎn)的CMOS圖像傳感器處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，產(chǎn)品型號覆蓋100萬像素以下至 1,300萬像素以上各種規(guī)格，形成了較為完善的產(chǎn)品體系。針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的各類應(yīng)用設(shè)備，美國豪威可根據(jù)不同設(shè)備的尺寸大小、光敏度、封裝類型以及芯片內(nèi)嵌式圖像信號處理等方面的區(qū)別，提供特色化的產(chǎn)品解決方案。

北京豪威下游廠商客戶涉及手機、安防、汽車、娛樂、電腦等行業(yè)，在低端市場和高端市場均有布局。目前，它是國內(nèi)安卓一梯隊手機的CMOS圖像傳感器的主要供貨商之一，供貨華為、OPPO、vivo、小米等；同時安防領(lǐng)域供貨安防龍頭海康、大華等；公司擁有汽車領(lǐng)域布局相關(guān)驗證資質(zhì)，汽車領(lǐng)域供貨奔馳、寶馬、特斯拉等汽車制造商。

其中在2018年，其安防領(lǐng)域內(nèi)的CMOS圖像傳感器出貨量約為4000多萬片，略高于索尼。

就目前而言，索尼無疑使CMOS圖像傳感器領(lǐng)域的王者。尤其是在智能手機領(lǐng)域，現(xiàn)在幾乎所有的旗艦手機都采用了索尼的CMOS圖像傳感器，它2018年設(shè)計攝像頭CMOS圖像傳感器產(chǎn)品的出貨量超過了13.7億片；在安防領(lǐng)域的出貨量也有4000多萬片。

當然，索尼的王者之位也不是一天達成的。2010年時，索尼圖像傳感器的市場份額不過7%，排行老六，當時的市場第一還是美國的Aptina Imaging（現(xiàn)已經(jīng)被安森美收購）。就在這一年，索尼做了一個很重要的決定。

2010年9月，索尼宣布計劃在索尼半導(dǎo)體九州公司的熊本技術(shù)中心投入400億日元，為“Exmor”和“Exmor R”CMOS圖像傳感器擴增產(chǎn)量。同年年底，索尼宣布在長崎技術(shù)中心投入1000億日元擴產(chǎn)。這項計劃包括投入到，從東芝收購的半導(dǎo)體制造設(shè)備，以及將部分設(shè)備翻新為新的晶圓產(chǎn)線，借由“專利技術(shù)實現(xiàn)索尼CMOS圖像傳感器的差異化競爭”。

2011年，iPhone 4S開始正式采用索尼的Exmor R圖像傳感器，此后所有iPhone及iOS設(shè)備攝像頭都在用索尼的CMOS圖像傳感器。除了索尼在技術(shù)方面的確相較競爭對手有優(yōu)勢，蘋果亦可謂是索尼CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)的貴人。Yole分析師Pierre Cambou就認為，iPhone對于半導(dǎo)體行業(yè)有著巨大的影響，尤其是成像?！八鼮橹饕?yīng)商索尼提供了機會，令CIS工藝達到新的高度，建立了索尼在高端數(shù)字成像領(lǐng)域的早期成長”。

2012年，索尼在圖像傳感器上實現(xiàn)了一次技術(shù)飛躍。索尼開發(fā)的系統(tǒng)能夠?qū)深w芯片堆疊在一起，每顆芯片只有一小片指甲的大小。一顆芯片捕捉圖像像素，另一顆則包含傳感器的電路。兩顆芯片的疊加有助于智能機制造商生產(chǎn)出比此前設(shè)備更薄的機型。之前，手機使用的圖像傳感器將兩顆芯片放在同一個層面上。

因此2012年增長非常迅猛，份額達到了21.4%。而在2013年，索尼在中國市場大獲成功，其中13M約有7成的占有率，8M也有約3成的份額。

2015年年底，索尼以1.55億美元收購東芝圖像傳感器業(yè)務(wù)之后，索尼的市場統(tǒng)治地位就徹底形成了。

索尼的圖像傳感器業(yè)務(wù)在近年來可謂是快速膨脹，一方面高端相機紛紛采用索尼的傳感器，另一方面大量的智能手機也采用索尼的傳感器作為其拍照系統(tǒng)的解決方案。

索尼即將推出的應(yīng)用于安防攝像機的4K CMOS圖像傳感器IMX415將會再次刷新全球同類產(chǎn)品的小尺寸記錄；IMX485的低光性能更好，約為前代產(chǎn)品的3.3倍。

圖4：應(yīng)用于安防攝像機的4K CMOS圖像傳感器。（左：IMX415；右側(cè)：IMX485）

IMX415堆疊式CMOS影像傳感器采用了索尼獨有的高靈敏度，低噪點技術(shù)，將像素尺寸縮至1.45平方微米,比前代產(chǎn)品縮小約80%，締造出破紀錄的 1/2.8英寸堆疊式4K CMOS影像傳感器，并具備卓越的低光性能。

背照式CMOS圖像傳感器IMX485，具有更加卓越的低光性能。這款傳感器采用最先進的像素技術(shù)，能夠很好地降低噪點，其低光性能比前代產(chǎn)品的4K圖像傳感器高出3.3倍，即使在黑暗的環(huán)境中也具有出色的圖像識別及檢測功能，成為高端4K安防攝像機的一個好選擇。

晶相光電股份有限公司成立于2004年5月，是一家專業(yè)開發(fā)與銷售CMOS圖像傳感器的公司。其Area CMOS圖像傳感器已廣泛應(yīng)用于PC Camera/Web Camera/安防監(jiān)控和玩具市場，未來也會開發(fā)新的產(chǎn)品，以擴大其應(yīng)用范圍至汽車、手機、平板電腦和醫(yī)療系統(tǒng)等領(lǐng)域。

該公司已于2018年7月在***掛牌上市，據(jù)其年報顯示，2018年總營收為20.34億新臺幣（約4.68億元），逾9成的營收來自安防市場，目前海康威視是其最大客戶。晶相光電在2018年安防市場上的出貨量約為3000多萬片。

由于市場競爭激烈，晶相光電的CMOS產(chǎn)品主要應(yīng)用為單價較低的安防產(chǎn)品，使得毛利率提升幅度有限。據(jù)其年報顯示，2018年的利潤率相比2017年有所下降。

此外，晶相光電也有基因定序檢測芯片與基因定序檢測設(shè)備企業(yè)Illumina合作開發(fā)成功，已于2018年初正式發(fā)表銷售。

韓國企業(yè)派視爾成立于2000年，是專門研發(fā)和生產(chǎn)圖像傳感器和相關(guān)Chipset產(chǎn)品的Fabless公司。目前其產(chǎn)品主要應(yīng)用在安防監(jiān)控以及汽車電子領(lǐng)域。據(jù)其官網(wǎng)介紹，日后它們將逐步進軍醫(yī)療及智能家電等市場。其2018年在安防監(jiān)控領(lǐng)域的CMOS圖像傳感器出貨量約為500多萬片。

派視爾在2003年開發(fā)了Camera Phone用最小型VGA及130萬像素圖像傳感器。并首次供應(yīng)給韓國國內(nèi)手機龍頭企業(yè)。2005年，派視爾在業(yè)界首次開發(fā)了裝有 AF（Auto Focus）功能的200萬高像素CMOS圖像傳感器，成功地引領(lǐng)了整個市場。

2005年，派視爾成功在美國納斯達克上市。

派視爾自2008年開發(fā)了1/4英寸產(chǎn)品PC1030后，成功進入安防監(jiān)控市場。過去5~6年間，該產(chǎn)品作為出色的CMOS圖像傳感器，在安防監(jiān)控市場表現(xiàn)不錯，并且成功進軍中國市場，應(yīng)用在中國許多安防監(jiān)控攝像頭產(chǎn)品上。

基于這些成功經(jīng)驗，派視爾在2010年成功開發(fā)并實現(xiàn)了1/3英寸D1級產(chǎn)品PC1089的量產(chǎn)，把以CCD圖像傳感器為主的市場重心轉(zhuǎn)移到了CMOS圖像傳感器。此后又相繼開發(fā)了引領(lǐng)市場趨勢的產(chǎn)品，如1/3英寸D1級WDR圖像傳感器PX2089、全球首個960H Single Chip Solution PC1099、裝有SMPTE296M界面的1/3英寸HD級圖像傳感器PO3100等產(chǎn)品，從而在安防監(jiān)控市場大大提高了其產(chǎn)品的品牌價值。

除此之外，派視爾的高清圖像傳感器還被使用在IPCAM領(lǐng)域。

圖5：派視爾的發(fā)展歷程。

安森美半導(dǎo)體在CMOS領(lǐng)域的實力主要源于它的三次并購。

2011年2月，安森美半導(dǎo)體以3140萬美元完成收購賽普拉斯CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)部。

2014年4月，安森美半導(dǎo)體以9500萬美元現(xiàn)金收購圖像傳感器設(shè)備制造商TRUESENSE Imaging。

2014年8月，安森美半導(dǎo)體簽署以4億美元收購汽車及工業(yè)市場領(lǐng)先的高性能CMOS圖像傳感器供應(yīng)商Aptina Imaging。

收購Aptina大幅擴充了安森美半導(dǎo)體的圖像傳感器業(yè)務(wù)，建成公司在汽車及工業(yè)半導(dǎo)體市場快速增長的圖像傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

圖6：安森美通過收購快速占領(lǐng)圖像傳感器市場。

安森美的傳感器市場面向三大應(yīng)用，分別為汽車，工業(yè)與消費推動汽車傳感器市場的融合。

目前，在ADAS領(lǐng)域，安森美擁有完整的產(chǎn)品組合，從VGA到1200萬像素的產(chǎn)品一應(yīng)俱全，可滿足客戶不同需求。安森美的產(chǎn)品具有低照度解析、寬動態(tài)范圍等特性，可以直接滿足到自動駕駛L5等級的需求。對于普通機器視覺來說，只需要黑白色就可以了，但如果牽扯到行人識別，就需要色彩信息，而安森美的傳感器平臺則可以同時傳輸這兩種信息。

在安全認證方面，安森美目前已經(jīng)通過了AEC-Q100車規(guī)認證以及ISO26262功能安全認證，這也是第一家傳感器公司獲此認證，此外安森美也于2018年初，推出了全球首個針對網(wǎng)絡(luò)安全的圖像傳感器，進一步提升安全性需求。

汽車是工業(yè)界中最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，因此安森美需要更多的合作伙伴一起，目前已有60家以上的圖像方案合作伙伴，涵蓋鏡頭、ISP、SerDes、處理器以及算法等。

安防市場的需求和車用市場有些類似，由于其戶外工作特性，需要高動態(tài)范圍、低照度影響、抗低溫、高分辨率等特點。針對安防這一巨大市場，安森美認為，客戶對于安防產(chǎn)品升級需求強烈，未來200萬像素對100萬像素替代需求將變得強烈，同時今年500萬像素產(chǎn)品將開始上量。

安森美半導(dǎo)體上一代CMOS圖像傳感器PYTHON像素為4.5及4.8微米，而目前全新一代XGS圖像傳感器，像素為3.2微米。1英寸的PYTHON圖像傳感器分辨率為500萬，而1英寸的XGS傳感器分辨率高達1200萬。

在安森美半導(dǎo)體的官網(wǎng)，我們看到有158種CMOS圖像傳感器產(chǎn)品，點擊過后可以看到三款XGS系列的產(chǎn)品是打著“NEW”標志，分別是XGS9400、XGS8000和XGS12000。這些傳感器除了更高的分辨率，封裝也不同于過往。在芯片封裝上，新一代的XGS采用了LGA封裝，提供了更小的尺寸，更好的性能。 在業(yè)內(nèi)，XGS 12K和16K是業(yè)內(nèi)唯一能兼容29×29mm2工業(yè)相機的1000萬以上分辨率芯片。

在打著“NEW”標志的8款新品中，也有ARX3A0的身影，這是一款主打低功耗的CMOS圖像傳感器。它是為了滿足可穿戴設(shè)備這些對功耗有嚴苛要求的終端市場。全新的ARX3A0把低功耗做到極致。該芯片創(chuàng)新的提供了休眠模式，該模式下功耗小于2.5 mW。休眠模式可以由運動事件或者照明變化喚醒自主喚醒。這種超低功耗的功能對IoT特別是靠電池供電的IoT設(shè)備尤為重要。

格科微電子有限公司創(chuàng)立于2003年，是一家專注CMOS圖像傳感器的設(shè)計開發(fā)和銷售的公司。

2004年，格科微推出中國首顆0.25微米工藝10萬像素CMOS圖像傳感器。2004年3月，格科微完成35萬像素VGA芯片設(shè)計并在中芯國際0.18um生產(chǎn)線投片。2005年初，格科微拿到PC圖像傳感器芯片的國內(nèi)定單，并在當年賣出了1600萬顆芯片，銷售額達到500萬美元，實現(xiàn)盈利。

這種業(yè)績表現(xiàn)在當時的行業(yè)中很少見，因此格科微在2006年拿到華登國際和紅杉資本的投資，并在這一年“四晶體管”工藝的像素技術(shù)研發(fā)成功，在此工藝基礎(chǔ)上，格科微分別推出了名稱為GC0307、GC0309、GC0308這三款芯片。

2008年國際金融危機爆發(fā)，豪威科技通過提高產(chǎn)品售價來扭轉(zhuǎn)利潤下滑的局面，然而格科微直接轉(zhuǎn)向手機圖像傳感器領(lǐng)域研發(fā)，并在2008年推出成本低于競爭對手20%的新產(chǎn)品，當年銷售了3500萬顆芯片，獲得了2000多萬美元收入。那一年，格科在手機圖像傳感器市場的份額從國內(nèi)第三變成第一，成為全球低端圖像傳感器最大的供應(yīng)商。也正是這一場仗奠定格科微的江湖地位。

2017年12月，其1300萬像素圖像傳感器項目順利通過了上海市科學技術(shù)委員會驗收，本項目屬于自主研發(fā)，采用并行ADC + RAMP電路設(shè)計，格科微在臺積電最新一代的BSI工藝生產(chǎn)，滿足了高端CMOS圖像傳感器產(chǎn)品高速度、高性能、低功耗的要求。新開發(fā)的1300萬像素圖像傳感器芯片幀率快，色彩還原度高，暗態(tài)噪點小，為客戶提供高端產(chǎn)品選擇。

然而格科微在高端市場的表現(xiàn)一直沒有起色，在中低端市場也受到了來自國內(nèi)其他廠商的沖擊，目前承壓較大。

其實，格科微除了在中低端手機市場有應(yīng)用外，在中低端安防市場也有一定的應(yīng)用，2018年出貨量約為200萬片。

目前，CMOS圖像傳感器處于群雄并起的年代，市場應(yīng)用前景廣闊，只要發(fā)展對路，一切皆有可能，比如思特威就是個很好的例子，它2011年成立，到如今不過8年的時間，就做到了安防領(lǐng)域出貨量第一。

在安防領(lǐng)域出貨量比較大的七家企業(yè)中，一半是屬于中國企業(yè)，可見最近幾年來中國半導(dǎo)體企業(yè)的發(fā)展速度之迅速。在巨大的汽車、安防和工業(yè)市場當中，中國本土企業(yè)未來幾年的表現(xiàn)更值得期待。