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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供應商,三星在年初將位于韓國華城的第11條DRAM生產線改建成CIS產線后,于近期再度傳出將部分DRAM產能轉向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,海力士將以進入第一陣營為目標,提升研發能力和生產力。
  
  市場、產業、工藝共同作用
  
  DRAM是韓國半導體大廠的主要營收來源。但是,DRAM具有產品線較為單一、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體產品之一。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務作為頭等要務。
  
  CIS之所以被存儲大廠作為非存儲業務的重要支點,是基于市場、產業、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產業營收已經占到全球半導體產業的4.7%,相比2015年營收翻倍,年復合增長率達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已經成為三星主營業務之一,調配和擴充CIS產能,是關注到CIS需求旺盛的常規操作。海力士一直專注于存儲領域,如今在CIS市場上升期新增CIS業務,也是優化產品布局的一步好棋。
  
  從產業鏈條來看,隨著集成DRAM的CIS出現,CIS成為了DRAM的下游產品。麥姆斯咨詢CEO王懿向《中國電子報》指出,索尼在2017年發布了業界首款集成DRAM的三層堆疊式CIS,通過3D堆疊工藝實現DRAM與CIS集成。DRAM在CIS中充當緩存,大幅提升了CIS處理數據的速度。DRAM對于CIS影響力的提升,將提升存儲廠商入局CIS的成本和品控優勢。
  
  從生產工藝來看,DRAM與CIS有一定的工藝條件相似性,因而DRAM產線能較為容易地改造成CIS產線。
  
  “CIS和存儲工藝都需要高深寬比,因此利用DRAM設備和產線能較容易地滿足CIS生產要求,僅需增加CFA(彩色濾波陣列處理技術),并提高污染等級管控即可。目前先進DRAM產線的污染管控等級已經支持CIS的生產,對于三星和海力士等先進DRAM工廠,僅需補齊CFA就可以滿足CIS生產需求。”張彬磊說。
  
  CIS增長點呈現“百花齊放”態勢
  
  一段時期以來,手機的多攝像頭趨勢是CIS市場高速增長的主要動力。但是,智能手機出貨量放緩,且手機銷量存在淡旺季。Omdia全球第二季度智能手機出貨量數據顯示,第二季度全球出貨量前十手機廠商中,有七家廠商的出貨量同比第一季度出現負增長。如果存儲廠商希望以CIS對沖DRAM的景氣變化,單靠手機拉動,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、醫療、工業等眾多領域的CIS市場增速都超過了手機領域,呈現出“百花齊放”的局面。
  
  在計算領域,新冠肺炎疫情防控推動了視頻會議、居家辦公和游戲等業態的發展,進而提升了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,一舉扭轉了CIS在PC市場多年下降的趨勢。
  
  在汽車領域,隨著ADAS及自動駕駛的推進,CIS作為感知車內外信息的重要傳感器,正迎來新一輪增長。
  
  在安防領域,隨著5G、AI、物聯網等技術的發展,安防監控行業正在進行“智慧”升級,為CIS注入了新的活力。
  
  “展望未來5年,CIS市場的復合年增長率預計為8%左右。不僅韓國存儲廠商對CIS愈加重視,國內某些DRAM廠商也有意布局CIS及新興圖像傳感器。”王懿說。
  
  技術創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。雖然三星已經成為全球第二大CIS供應商,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,是運營模式、自驅力、技術創新的共同結果。
  
  從模式來看,索尼作為IDM,可以縮短產品從研發到上市的時間。王懿表示,圖像傳感器需要各生產環節密切配合,才能順利研發新技術、量產新產品,IDM相比Fabless更容易處于技術領先地位。
  
  來自終端的驅動力,也提升了索尼在CIS產業的敏銳度。張彬磊指出,索尼是領先的終端廠商,能夠從終端角度理解CIS需求和技術趨勢,在自驅過程中建立性能優勢。
  
  在技術迭代方面,索尼從1996年開始開發CIS,通過不斷的技術創新引領CIS產業的發展。
  
  “推動CIS重大突破的技術創新主要來自背照式結構和3D堆疊式結構的發展。索尼在2009年推動感光度達到傳統產品2倍的背照式CIS商品化。2017年,索尼發布的IMX400采用3D堆疊技術,將DRAM與CIS片上集成,通過技術創新延續產品優勢。”王懿說。
  
  在索尼的三項優勢中,三星在IDM模式和終端自驅力方面,同樣具有優勢,這也是三星在CIS領域能夠坐二望一的原因。
  
  至于技術創新方面,圖像傳感器還有哪些技術點可以供三星等廠商挖掘,以挑戰索尼的龍頭地位呢?
  
  王懿指出,在波段范圍、成像技術、技術融合方面,CIS仍有廣泛的市場機遇。
  
  目前,捕捉可見光的傳統CIS已經商品化。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。業界正積極開發近紅外、ToF、量子點紅外等新興的圖像傳感器。
  
  針對基于幀的傳統成像技術會產生大量數據且功耗較大,基于事件的動態視覺傳感器應運而生,為快速變化的運動場景成像提供更高的時間分辨率,降低了數據傳輸及后續處理需求,具有功耗低、動態范圍大等優勢。
  
  同時,為滿足AI技術的發展需求,業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用的發展。
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