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存儲大廠為何紛紛擁抱CIS?

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存儲大廠為何紛紛擁抱CIS?

來源:中國電子報


       CIS(CMOS圖像傳感器)正在俘獲存儲器大廠的芳心。作為全球最大的DRAM和NAND供應(yīng)商,三星在年初將位于韓國華城的第11條DRAM生產(chǎn)線改建成CIS產(chǎn)線后,于近期再度傳出將部分DRAM產(chǎn)能轉(zhuǎn)向CIS的消息。全球第二大DRAM廠商SK海力士也在近期表示,CIS將與DRAM、NAND一起成為海力士的增長支柱,海力士將以進(jìn)入第一陣營為目標(biāo),提升研發(fā)能力和生產(chǎn)力。
  
  市場、產(chǎn)業(yè)、工藝共同作用
  
  DRAM是韓國半導(dǎo)體大廠的主要營收來源。但是,DRAM具有產(chǎn)品線較為單一、市場份額集中在IDM大廠等特點,是景氣變化最明顯、價格起伏最劇烈的半導(dǎo)體產(chǎn)品之一。因而,以三星、海力士為代表的存儲大廠,一直將布局非存儲業(yè)務(wù)作為頭等要務(wù)。
  
  CIS之所以被存儲大廠作為非存儲業(yè)務(wù)的重要支點,是基于市場、產(chǎn)業(yè)、工藝等因素的綜合考量。
  
  從市場增長點來看,CIS需求正盛,漲勢明顯。YoleDéveloppement報告顯示,2020年CIS產(chǎn)業(yè)營收已經(jīng)占到全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的4.7%,相比2015年營收翻倍,年復(fù)合增長率達(dá)15.1%。芯謀研究高級分析師張彬磊向《中國電子報》記者指出,CIS已經(jīng)成為三星主營業(yè)務(wù)之一,調(diào)配和擴(kuò)充CIS產(chǎn)能,是關(guān)注到CIS需求旺盛的常規(guī)操作。海力士一直專注于存儲領(lǐng)域,如今在CIS市場上升期新增CIS業(yè)務(wù),也是優(yōu)化產(chǎn)品布局的一步好棋。
  
  從產(chǎn)業(yè)鏈條來看,隨著集成DRAM的CIS出現(xiàn),CIS成為了DRAM的下游產(chǎn)品。麥姆斯咨詢CEO王懿向《中國電子報》指出,索尼在2017年發(fā)布了業(yè)界首款集成DRAM的三層堆疊式CIS,通過3D堆疊工藝實現(xiàn)DRAM與CIS集成。DRAM在CIS中充當(dāng)緩存,大幅提升了CIS處理數(shù)據(jù)的速度。DRAM對于CIS影響力的提升,將提升存儲廠商入局CIS的成本和品控優(yōu)勢。
  
  從生產(chǎn)工藝來看,DRAM與CIS有一定的工藝條件相似性,因而DRAM產(chǎn)線能較為容易地改造成CIS產(chǎn)線。
  
  “CIS和存儲工藝都需要高深寬比,因此利用DRAM設(shè)備和產(chǎn)線能較容易地滿足CIS生產(chǎn)要求,僅需增加CFA(彩色濾波陣列處理技術(shù)),并提高污染等級管控即可。目前先進(jìn)DRAM產(chǎn)線的污染管控等級已經(jīng)支持CIS的生產(chǎn),對于三星和海力士等先進(jìn)DRAM工廠,僅需補(bǔ)齊CFA就可以滿足CIS生產(chǎn)需求。”張彬磊說。
  
  CIS增長點呈現(xiàn)“百花齊放”態(tài)勢
  
  一段時期以來,手機(jī)的多攝像頭趨勢是CIS市場高速增長的主要動力。但是,智能手機(jī)出貨量放緩,且手機(jī)銷量存在淡旺季。Omdia全球第二季度智能手機(jī)出貨量數(shù)據(jù)顯示,第二季度全球出貨量前十手機(jī)廠商中,有七家廠商的出貨量同比第一季度出現(xiàn)負(fù)增長。如果存儲廠商希望以CIS對沖DRAM的景氣變化,單靠手機(jī)拉動,并不是一個保險的策略。
  
  好在CIS的增長點正在趨向多元化。王懿指出,從2020年開始,計算、汽車、安防、醫(yī)療、工業(yè)等眾多領(lǐng)域的CIS市場增速都超過了手機(jī)領(lǐng)域,呈現(xiàn)出“百花齊放”的局面。
  
  在計算領(lǐng)域,新冠肺炎疫情防控推動了視頻會議、居家辦公和游戲等業(yè)態(tài)的發(fā)展,進(jìn)而提升了PC和平板電腦的市場需求,加上3D攝像頭和指紋識別傳感器的引入,一舉扭轉(zhuǎn)了CIS在PC市場多年下降的趨勢。
  
  在汽車領(lǐng)域,隨著ADAS及自動駕駛的推進(jìn),CIS作為感知車內(nèi)外信息的重要傳感器,正迎來新一輪增長。
  
  在安防領(lǐng)域,隨著5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展,安防監(jiān)控行業(yè)正在進(jìn)行“智慧”升級,為CIS注入了新的活力。
  
  “展望未來5年,CIS市場的復(fù)合年增長率預(yù)計為8%左右。不僅韓國存儲廠商對CIS愈加重視,國內(nèi)某些DRAM廠商也有意布局CIS及新興圖像傳感器。”王懿說。
  
  技術(shù)創(chuàng)新成下半場競爭焦點
  
  提到CIS的市場競爭,就不得不提到長期站在市場頂端的索尼。雖然三星已經(jīng)成為全球第二大CIS供應(yīng)商,但在市場份額上仍然與索尼存在較大差距。可以說,索尼在CIS長期占優(yōu),是運(yùn)營模式、自驅(qū)力、技術(shù)創(chuàng)新的共同結(jié)果。
  
  從模式來看,索尼作為IDM,可以縮短產(chǎn)品從研發(fā)到上市的時間。王懿表示,圖像傳感器需要各生產(chǎn)環(huán)節(jié)密切配合,才能順利研發(fā)新技術(shù)、量產(chǎn)新產(chǎn)品,IDM相比Fabless更容易處于技術(shù)領(lǐng)先地位。
  
  來自終端的驅(qū)動力,也提升了索尼在CIS產(chǎn)業(yè)的敏銳度。張彬磊指出,索尼是領(lǐng)先的終端廠商,能夠從終端角度理解CIS需求和技術(shù)趨勢,在自驅(qū)過程中建立性能優(yōu)勢。
  
  在技術(shù)迭代方面,索尼從1996年開始開發(fā)CIS,通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)CIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
  
  “推動CIS重大突破的技術(shù)創(chuàng)新主要來自背照式結(jié)構(gòu)和3D堆疊式結(jié)構(gòu)的發(fā)展。索尼在2009年推動感光度達(dá)到傳統(tǒng)產(chǎn)品2倍的背照式CIS商品化。2017年,索尼發(fā)布的IMX400采用3D堆疊技術(shù),將DRAM與CIS片上集成,通過技術(shù)創(chuàng)新延續(xù)產(chǎn)品優(yōu)勢。”王懿說。
  
  在索尼的三項優(yōu)勢中,三星在IDM模式和終端自驅(qū)力方面,同樣具有優(yōu)勢,這也是三星在CIS領(lǐng)域能夠坐二望一的原因。
  
  至于技術(shù)創(chuàng)新方面,圖像傳感器還有哪些技術(shù)點可以供三星等廠商挖掘,以挑戰(zhàn)索尼的龍頭地位呢?
  
  王懿指出,在波段范圍、成像技術(shù)、技術(shù)融合方面,CIS仍有廣泛的市場機(jī)遇。
  
  目前,捕捉可見光的傳統(tǒng)CIS已經(jīng)商品化。但能捕捉近紅外光、短波紅外光等更多波段的CIS仍有增量市場。業(yè)界正積極開發(fā)近紅外、ToF、量子點紅外等新興的圖像傳感器。
  
  針對基于幀的傳統(tǒng)成像技術(shù)會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)且功耗較大,基于事件的動態(tài)視覺傳感器應(yīng)運(yùn)而生,為快速變化的運(yùn)動場景成像提供更高的時間分辨率,降低了數(shù)據(jù)傳輸及后續(xù)處理需求,具有功耗低、動態(tài)范圍大等優(yōu)勢。
  
  同時,為滿足AI技術(shù)的發(fā)展需求,業(yè)界正在嘗試將作為邊緣器件的圖像傳感器與AI信號處理結(jié)合,以降低延遲、保證隱私,并降低功耗和通信成本,支持物體識別、行為識別和身份驗證等新興應(yīng)用的發(fā)展。
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