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被逼出来的华为,从晶圆开始,这个传感器又要自研了!

2023-10-12
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中秋国庆双节假期期间,有接近华为人士爆料称,华为正在自研全新的CMOS图像传感器,并且涉及从晶圆制造到芯片设计全流程。


此外,消息指出华为CMOS图像传感器将在部分工艺上有所创新,可以与主流被照式工艺(BSI)兼容。


▲来源:微博


该消息获得多家知名科技媒体转发,此前亦有多家媒体披露华为正在进行CMOS图像传感器相关技术储备,但最终是否推出自己的图像传感器产品仍未可知。


作为中国科技巨头,华为已布局多条传感器赛道,包括激光雷达、光纤传感器、毫米波雷达等领域,目前已推出光纤传感产品OptiXsense EF3000、首款车规级高性能96线中长距激光雷达、首款毫米波AI超感传感器、首款S-TAG运动传感器等产品。


那么,华为在CMOS图像传感器领域的布局如何?华为真的会推出自己的图像传感器?国产图像传感器行业格局和水平如何?详情见下文。


开创先河,CMOS图像传感器,华为手机的重中之重!未来有华为牌CMOS sensor?


摄像头和屏幕,长期以来是手机最重要的两大卖点。而手机的拍照能力,一直以来是华为手机最引以为傲的亮点,并且华为开创了许多业界先河。


华为是最早推出双摄像头手机的厂商之一,并且在2018年,华为推出了全球首款三摄手机——华为P20 Pro。


华为 P20 Pro 是一款里程碑式的国产手机,除了三摄外,其摄像头核心——CMOS图像传感器,由华为和索尼联合研发——开创业界先河,拥有高达 1/1.7 英寸的 IMX600 传感器,搭载了 AI 场景识别算法和手持超级夜景功能,并用一颗等效 80mm 焦距的长焦头实现了当时领先行业的「3 倍光学、5 倍无损」变焦能力。


华为 P20 Pro实现了国产手机的真正雄起,承担了华为冲击高端市场的重任,从此华为手机“遥遥领先”,并持续蚕食苹果和三星的高端手机市场份额。


此后,华为与索尼持续联合研发CMOS图像传感器——开创了RYYB超感光传感器等遥遥领先对手的技术,并形成了华为手机领先的拍照优势。直到美国制裁之下,索尼一度断供,华为与索尼的合作才终止。


拍照能力是华为手机重要卖点之一,不能获得领先的CMOS图像传感器,华为在Mate 50上从摄像系统和模组进行优化——推出全新华为XMAGE 超光变影像系统和物理光圈十挡可调的摄像头。


可以看到,华为对手机拍照能力的重视,以及对摄像头核心——CMOS图像传感器的巨大投入和追求。


本次曝光的华为CMOS图像传感器技术兼容背照工艺(BSI),CMOS图像传感器技术演进路线从前照式(FSI)、背照式(BSI)到堆栈式,背照式技术成为中高端CMOS图像传感器主流技术。


就BSI技术而言,首先在晶圆的一侧制作所有电路部分,然后将晶圆翻转倒置,以便创建可以在背面收集光线的光学结构。这样可以消除FSI中金属线路造成的干扰,在同一大小像素的条件下光线通过的空间更大,从而可提高量子效率。


与前照式结构的CMOS图像传感器相比,它的灵敏度提高了大约一倍,同时也降低了噪声。


▲来源:网络


目前,华为涉及图像传感器方面的专利约有210项,多数为技术发明专利。华为在移动相机传感器、像素排列、图像构图等图像传感器关键技术方面有十多年的经验。华为还可以定制ISP,它一直在使用内部麒麟芯片。


因此,要造出一颗图像传感器芯片,对华为来说,或许技术难度并没有那么大。


▲来源:天眼查


差点卖身摩托罗拉,在困境之中磨砺,被逼出来的华为,越来越强大,搞出了激光雷达、光纤传感器……进军多条产业赛道


在刚刚过去的2023华为全联接大会上,孟晚舟介绍了华为的全面智能化(All Intelligence)战略,这是未来10年华为发展的战略方向——而过去的几年是华为被制裁的“至暗时刻”。


All Intelligence战略是华为10年大战略的延续,2003年,华为提出All IP战略,2013年,华为提出All Cloud战略,华为充分研判了未来科技发展的趋势,并制定了对应的企业发展战略,从而取得了华为当前的成功。相关详情参看《华为发布未来10年重要战略》


All IP战略——第一个10年计划发布的2003年, 是华为另一个至暗时刻——差点以75亿美元卖身摩托罗拉。


2003年,华为正处于一个困境之中。在无线业务上,华为连续遭遇战略失误,错过了手机、小灵通、CDMA等市场机会。在GSM业务上,华为也面临着欧洲设备厂商的低价竞争,只能在一些偏远的农村进行布局。在国内市场上,华为被中兴和UT斯达康分食了大部分份额。在海外市场上,华为还遭到了思科的专利诉讼,面临着巨额赔偿和市场封锁的风险。


此时,任正非寻求将华为以75亿美元卖给当时如日中天的通信设备巨头摩托罗拉。当然,最终这笔交易泡汤了,在2004年初被摩托罗拉新任CEO爱德华·詹德否决。


▲任正非与摩托罗拉高管在海南,来源:网络


卖身无果,华为决定背水一战,在All IP战略下,华为加大了通信技术的投入和研发,并最终在与思科、摩托罗拉、爱立信等全球通信巨头的竞争中不落下风。


值得一提的是,芯片研发部分海思成立于2004年,为什么华为会在2004年成立海思?


在2019年央视《面对面》节目采访任正非的对话中,我们或许能找到答案:

董倩:2004年甚至更早的时候中美关系一切正常、国际供应链一切正常,为什么要预想假如这个世界不正常怎么办?

任正非:我们曾经准备用100亿美金把这个公司卖给美国公司,卖给人家时合同也签订了,所有手续办完了,两个团队买了花衣服,大家穿着花衣服去海滩上比赛跑步、比赛打乒乓球,这个星期美国董事发生变化,新董事长否决了收购,回来讨论还卖不卖?我在我们公司是投降派、妥协派,什么事情都想让一让,少壮派激进派坚决不卖了,我就说十年之后和美国在山头上遭遇,我们肯定拼不过他们刺刀,他们爬南坡时是带着牛肉咖啡爬坡,我们带着干粮爬坡,可能到山上不如人家,我们要有思想准备,就准备了备胎计划。

有人说5G将来会不会分裂成两种标准?我认为不会的。因为人类好不容易统一了一个标准,为共同的全球云社会服务,两种标准就是两朵云,很难交融。


制裁之后,手机终端业务受挫,华为加速进军新能源汽车、智慧城市等领域。


在2019年9月,华为发布了首款光纤传感产品OptiXsense EF3000;2020年12月,华为正式发布车规级高性能激光雷达产品——96线中长距激光雷达;2022年3月,在2022华为全屋智能及全场景新品春季发布会上,华为发布了首款毫米波AI超感传感器……


并在2023年9月提出全面智能化(All Intelligence)战略,分为三个环节,包括让“所有对象可联接”、“让所有应用可模型”、“让所有决策可计算”。


索尼、三星等巨头觊觎,华为投资,需求庞大的图像传感器,国产厂商格局如何?


CMOS图像传感器(CIS,CMOS image sensor)是所有传感器赛道中,市场份额排名前列的传感器种类,在中国智能传感器市场中占比26.5%,仅次于MEMS传感器。


▲来源:头豹研究院


据市场咨询机构Yole 2023年最新的《CMOS 图像传感器行业现状》报告显示,2022年全球CMOS图像传感器市场为213亿美元(约合1555亿人民币),预计将在2028年达到288亿美元,2022年至2028年的复合年增长率(CAGR)为5.1%。



▲来源:Yole


CMOS图像传感器应用广泛,不仅在智能手机、安防监控和汽车领域 3 大领域得到重用,在工业和医疗这两个领域也开始得到重用,尤其是随着人形机器人、自动驾驶、智能座舱、AI等新技术兴起,对视觉感知的需求日益庞大。


智能手机需要摄像功能多样化,汽车领域需要高可靠性和高灵敏度、监控领域需要无光环境清晰度、医疗领域需要小型化和低功耗、工业控制领域需要动态高速传感器、物联网大范围应用需要低成本。


这条庞大且重要的图像传感器赛道,获得了三星、索尼等电子业巨头的青睐,投入海量资源研发最先进的CMOS图像传感器,在全球市场中,索尼以42%的市场份额独占鳌头,三星则以19%次之,而我国韦尔股份旗下豪威科技(Omnivision)以11%位列第三,索尼、三星、豪威三家多年来占据全球CMOS图像传感器市场前三。


此外,我国图像传感器厂商格科微(Galaxycore)和思特威(Smartsens)分别以4%和2%的市场份额进入全球主要图像传感器厂商行列。



▲来源:Yole


韦尔股份(豪威科技)、格科微、思特威即是代表中国图像传感器实力的TOP3企业。


此外,值得一提的是,2020年8月思特威获得华为哈勃资金的投资,并于2022年5月在科创板上市,思特威是中国安防监控 CIS 龙头企业,安防监控 CIS 芯片出货量全球第一。而华为海思在2019年及以前,在安防IPC SoC芯片市场占据全球70%以上市场份额(IPC SoC集成有CPU、ISP、视频编码模块等)。


虽然中国在图像传感器领域,拥有韦尔股份、格科微、思特威等优秀企业,但高端图像传感器市场,仍被索尼、三星牢牢占据,而在汽车、医疗等领域,意法半导体、安森美、SK海力士等巨头实力不容忽视,全球图像传感器市场竞争激烈,国产图像传感器厂商在技术及市场份额上仍面临许多挑战。


结语


对于华为这样的科技巨头来说,在CMOS图像传感器领域有相关技术储备,是正常的战略部署——尤其是早就有“备胎计划”的华为。


本次曝光之所以会引起广泛讨论,一方面是对华为技术实力的认可,另一方面也预示着网民对CMOS图像传感器等高科技领域国产替代的渴望。


那么,未来华为会推出自己的图像传感器吗?让我们拭目以待。



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