日前，ICinsights發布的最新報告顯示，受到新冠病毒疫情的影響，CMOS圖像傳感器營收結束了其九年連續增長的勢頭，出現了十年來的首次下滑。
（圖片來源：ICinsights）
該報告中顯示，在手機和新的嵌入式應用迅速普及的推動下，在2010年至2019年間，CMOS圖像傳感器的銷售額增長了三倍，成為了過去十年中增長最快的半導體產品類別，2019年CIS的銷售額達到了184億美元，創下了在過去九年中的歷史新高。但在2019年激增30％之後，受到今年疫情的影響，CMOS圖像傳感器的銷售額將降至178億美元。
二十年前的故事
在CMOS圖像傳感器在市面上流行之前，CCD是圖像市場的技術。CCD開發戰爭始於1986年，當時NEC的CCD用於JVC相機。據相關報導顯示，日本CCD技術非常成熟，當時95%的CCD都出自日本。那時，CCD的市場主要由索尼、夏普、Sanyo、Matsushita與Fuji等廠商所掌控。
當時間進入到21世紀後，CMOS技術開始在市場中初露頭角，因為CMOS在功耗、數據吞吐速度以及價格方面的優勢，讓很多廠商注意到了CMOS圖像傳感器的發展。據相關報導顯示，當時，美國有30多家，歐洲7家，日本約8家，韓國1家，台灣有8家企業都投入到了CMOS圖像傳感器的研發中來。CMOS開始與CCD搶奪市場份額。
（2005-2015 年 CCD 與 CMOS 所占市場份額的變化，來源：ICinsights）
就當時CMOS圖像傳感器市場情況來看，居全球翹楚地位的廠商是Agilent(HP)，其市場占有率51%、ST(VLSI Vision)占16%、Omni Vision占13%、現代占8%、Photobit約占5%，這五家合計市占率達93%。
在2003年中，拍照手機剛開始應用時，在使用CMOS技術的廠商中 Omni Vision產品最具影響力。據相關報導顯示，當時全球三分之一的手機攝像頭採用Omni Vision，在 2011 年之前，他也一直引領這圖像傳感器的發展。
除此之外，在CMOS圖像傳感器競爭初期，Micron、英特爾、柯達和MagnaChip等公司，也在CMOS圖像傳感器方面擁有專利。其中，Micron通過2002年收購Photobit進入了CMOS圖像傳感器領域，基於此，Micron彌補了他們在基礎IP方面較晚進入CMOS圖像傳感器市場的不利因素；此外，英特爾在2000年退出該領域之前，也申請了大量了IP，據相關報導顯示，英特爾當時擁有與CMOS圖像傳感器直接相關的專利數量最多。
在2000年到2010年間，CMOS圖像傳感器市場的市場競爭十分激烈。根據ICinsights早先發布的報告顯示，到2006年，由於爆炸性的增長吸引了眾多供應商和製造商的業務，CMOS圖像傳感器（尤其是那些針對照相手機的圖像傳感器）的供過於求也使市場陷入困境。當時，American Technology調研公司的分析師Doug Freedman表示，由於該市場競爭激烈，而且CIS產品平均銷售價格(ASP)不斷下滑，不是所有的廠商都能取得成功或者求得生存。因此，這也導致了在這十年間，出現了大量的併購。除了上文提到的Micron收購Photobit之外，國家半導體也把圖像晶片部門出售給了柯達，賽普拉斯收購了SMaL Camera。
此時，三星和索尼的進入的CMOS圖像傳感器領域的時間還相對較短。但當時有分析師表示，考慮到這兩家廠商各自在消費電子產業中的主導地位，它們可能在CIS領域具有固有優勢。
這十年的故事
在進入到2010年後，由於CMOS成像技術不斷提升，消費型數字相機以及數字中片幅產品都廣泛採用CMOS，這些新的應用開始推動CIS的增長，領先的CMOS圖像傳感器供應商之間的激烈競爭再次上升。在這十年當中，受惠於智慧型手機的風潮，CIS領域在次發生了翻天覆地的變化。
這也讓索尼有了發展的機會。（據相關報導記載，2010年索尼的圖像傳感器業務還默默無聞，市場份額僅為7%排行第六）。在這2010中，索尼宣布計劃在索尼半導體九州公司的熊本技術中心投入400億日元，為「Exmor」和「Exmor R」CMOS圖像傳感器擴增產量。這兩款產品為索尼搶占CMOS圖像傳感器市場打下了良好的基礎。相比於以往的CIS產品，前照式Exmor最大的變化是內置了ADC，該設計有效地減少了噪聲，降低了功耗，引領了行業將ADC集成到CMOS圖像傳感器中的風潮。Exmor R則是背照式CIS，這也是世界上第一個可量產的背照式傳感器。他極大地提升了夜拍效果，而後iPhone 4S採用了索尼的這種產品。
2011年中，除了蘋果以外，還有大量高端旗艦手機轉投索尼的懷抱，從 2011 年後索尼傳感器就一路高歌猛進。根據ICinsights的報告顯示，在2011年中，索尼CMOS圖像傳感器銷售中排名第三。2012年中，索尼在圖像傳感器上實現了一次技術飛躍，其推出的第一個堆疊式CMOS圖像傳感器能夠將兩顆晶片堆疊在一起，採用這種方式讓智慧型手機製造商可以生產出比此前設備更薄的機型。而後，索尼在CIS領域中的市場份額不斷提升，甚至在 2014 年開始出現了供不應求的情況。2015年，索尼以1.55億美元收購東芝圖像傳感器業務，至此，索尼在CIS的霸主地位就成型了，並涉及了汽車、安防、工業等眾多高端領域應用。在2015年當中，索尼CMOS 圖像傳感器銷售收入達到 36.45 億美金，占據了35%的市場份額。
三星在CIS領域也在這十年當中得到了快速發展。2013年，三星所發布了具有里程碑意義的ISOCELL技術。相比於BSI技術，ISOCELL技術能夠減少30%的像素串擾，在設計集成化方面，ISOCELL還能夠進一步縮小相機模塊，讓手機和平板電腦變得更加輕薄。
近些年來，三星為了減輕對存儲產品的依賴，他也開始將CIS視為突破點。2018年12月，三星電子設備解決方案部門通過重組，在系統LSI部門下建立了一個「傳感器業務團隊」，負責LSI事業部內的CIS產品規劃和銷售，工藝研發由設備解決方案部門的代工部門完成。在CIS領域，三星也開始試圖挑戰索尼的地位，並開始向安防、汽車的等多個領域發力。為了加強其在CIS領域的競爭力，三星電子在圖像傳感器市場採用了兩項策略，包括採用更先進位程技術，以及更具競爭力的訂價策略。根據IHS Market在2019年發布的報告顯示，三星在CIS領域已占有19.8%的市場份額，僅次於索尼之下。
在2010年到2020年的十年里，在CIS領域中，除了索尼和三星的逆襲外，也有一些國產廠商在這十年內得到了快速發展，包括格科微、比亞迪微電子、思特威等企業。國內CIS企業的發展，得益於近些年來中國市場對智慧型手機和安防方面的需求。尤其是在一些細分領域市場中，這些國內CIS企業也取得了令人矚目的成績。
除此之外，在這十年當中，CIS領域也發生了一起重大併購——2019年，韋爾股份併購豪威科技完成，成為全球第三，國內第一的CMOS光學傳感晶片設計領域領先企業。此外，韋爾股份還持有思比科的股份。「韋爾+豪威+思比科」的效應，使得其在CIS領域的動作受到業界的關注。
正在進行的故事
受惠於智慧型手機三攝、四攝的趨勢，CMOS圖像傳感器又迎來了供不應求的情況。由此，國內外的CIS企業也開始為搶占市場而進行擴產。擴產也成為了CIS廠商當下正在進行中的故事。
據《日本經濟新聞》於去年10月的報導稱，索尼將投入1000億日元（約合人民幣65億元）在日本長崎建設用於智慧型手機攝像頭等的半導體圖像傳感器新工廠，最早在2021年度投入運行。此外，索尼還在去年底宣布，公司決定將旗下高端CIS首度交由台積電代工。
韓國三星和SK海力士則通過將其原有的DRAM產線轉為CIS產線，來擴大CIS的生產。
在國內方面，格科微與上海自由貿易試驗區臨港新片區管委會簽訂了合作協議，格科微擬在臨港新片區投資建設「12英寸CIS集成電路特色工藝研發與產業化項目」，該項目將於2021年建成首期，項目全面建成後預計年產值將達到110億元人民幣。
此外，思特威也於今年與合晶簽訂了CIS代工合約，與合晶的合作可作為思特威的新代工產能來源，可讓公司在CIS 領域的營運成長無後顧之憂。
以後可能會發生的故事
在國內外廠商積極擴產CIS的同時，我們也應看到，在這場擴產狂歡背後的隱憂。
根據外媒報導稱，由於受到COVID-19大流行的影響，韓國CMOS圖像傳感器公司PixelPlus面臨從韓國二級交易所KOSDAQ退市的可能性。PixelPlus的首度崛起是因為手機的發展，但由於索尼和三星的強勢進入，迫使PixelPlus美國交易所退市。而後，PixelPlus又憑藉用於安防攝像機的圖像傳感器獲得了回報，並於2015年成功在KOSDAQ上市。但由於中國CIS廠商能夠提供性價比更高的產品，PixelPlus再次陷入了虧損的旋渦。
PixelPlus正在經歷的事情，不僅為業界展現了CIS領域激烈的競爭，更是為業界展現出了CIS競爭中殘酷的一面。在CIS擴產消息的背後，我們應該清楚地認識到，這些能夠進行擴產的企業，都是在CIS領域中的佼佼者，或在某些細分領域占有龍頭地位的企業。同時，我們也應該警惕，如果擴產會帶來供過於求的情況，CIS廠商需要思考的是，如何在寒冬下贏得市場的青睞。
布局未來，是CIS廠商搶占市場的要素之一。從CIS市場發展情況來看，根據Yuanta Research在2019年發布的報告顯示，2017年，智慧型手機應用占CMOS圖像傳感器銷售額的62%，達 77.5 億美元，但手機市場逐漸進入到相對飽和期，未來三五年，市場份額預計將在2022年降至45%。而在未來幾年，汽車、安防監控、醫療、玩具/電玩與工業等將成為帶動CMOS圖像傳感器高速發展的主要動力。
而無論是汽車、安防還是醫療等領域都在向智能化靠攏，因而，將AI功能賦予CMOS圖像傳感器或將成為下一個技術變革的關鍵。
在這個方面，索尼又為業界做出了表率。前不久，索尼宣布即將發布兩個智能圖像傳感器，據說這是世界上第一個配備AI處理功能的圖像傳感器。在圖像傳感器本身上包括AI處理功能，可以實現高速邊緣AI處理和僅提取必要的數據，這在使用雲服務時，減少了數據傳輸延遲，解決了隱私問題，並降低了功耗和通信成本。新產品針對零售和工業設備行業中的各種應用，並有助於構建與雲連結的最佳系統。
此外，由於人臉識別等功能的出現，3D感測在智慧型手機中的應用越來越被重視，其中，ToF的到來也促生了CIS的需求。Yole分析師Richard Liu表示：「由於使用了BSI技術，ToF傳感器現在有了很大的改進。在成熟的生態系統中，它們還獲得了成本優勢。這就是ToF贏得Android手機製造商青睞的主要原因。」
結語
用於消費電子的CIS產品為相關廠商帶來了逆襲的機會，但由於消費產品的更新換代的速度較快，這也促使相關CIS廠商能夠時刻保持警惕，及時升級其產品，避免被市場淘汰。同時，伴隨著人工智慧浪潮的到來，這場變革或許會促生其他領域對CIS產品的需求有所改變，而這改變，也許會影響某些細分CIS市場再次發生變化。
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