2023年中国CMOS传感器行业研究报告-CMOS技术革新行业高景气延续

名词解释(1/2)www.hanghangchaor 名词解释(2/2) ， 模拟信号处理单元模拟信号处理单元时钟控制单元时钟控制单元时钟控制单元AD变换单元数字图像信号选数字图像信号前照式(FSI)CMOS统结构，即自背照式(BSI)至线路层上方，感光层仅保留感光元件感光元件层更换位置至线路层的堆栈式(Stack)照式上的一种改良，是将所有的线路层挪到感 具体技术指标详细介绍光学尺寸(英寸)像素尺寸(μm)素总数(个)帧率(fps)信噪比(dB)动态范围(dB)感光度(V/lux*sec)MOS特点具体介绍S电源电压的增加，噪声容限电压的绝对值将成比例增加。对于VDD=15V的供电电压(当S SS像元数为128x128的像元数为128x128的高性能CMOS有源像素图像传感器由JPL首先研制成功。CCD图像传感器在Bell实验室发明，依靠其高量子效率、高灵敏度、低暗电流、高一致性、低噪音等性能，成为图像传感器市场的主导。6月豪威科技领先业界宣布投产背照式(BSI)光学倍增管(Photoe称PMT)出现。现了CMOS图像传感器的商品化。就在这一年，实用CMOS技术的特征尺寸达到了0.35μm,东芝研制成功了光电二极管型Aps(ActivePixelSensor)，其像元尺寸为5.6μmx5.6μm，具有彩色滤色膜和微透镜阵列。80年代末1965-19702012280年代末1965-197020122022197019951997201719701995199720172008IBMFairchildIBMFairchild极二极管阵列。格科微正式发布全球首款单芯片3200万像素CMOS图像传感器——GC32E1。索尼研发堆栈式英国爱丁堡大学成功试制出了世界第一块单片CMOS型图像传感器件。福大学采用0.35μm技术开发的CMOS-APS已成为开发超微型CMOS摄像机的主流产品。 S格科微发布全球首款单芯片0.7μm3,200首款单芯片0.7μm3,200万像素图像传感器。感器芯片在CIS安格科微在手机图像传感器市场的份额成为全球低端图像传感器最大的供应商。格科微在手机图像传感器市场的份额成为全球低端图像传感器最大的供应商。2022格科微发布首颗国格科微发布首颗国器芯片成功量产。2018201322013格科微BSICIS20082000器亮相我国。思特威推出了结合BSI与Global格科微BSICIS20082000器亮相我国。20世纪90年代我早期CMOS图早期CMOS图像传感器(CIS)芯片1991年9月论文《芯片自动曝光控制技术》获欧洲集成电路年会授资料来源：戴辉《CMOS图像传感器35年史和中国人的关键贡献》 GGGSBBSSBB-----n-wellP-substrate 使用真空电子器件实现功能，先后包括:光电摄像管 相正析摄像管 光导摄像使用真空电子器件实现功能，先后包括:光电摄像管 相正析摄像管 光导摄像管 (vidicon)、硒砷碲摄像管(saticon)等1967年发表的以光电二极管为阵列、利用扫描脉冲与MOS晶体管的方前身，是最早的固态图年代中期逐步退出市场。WillardBoyle、GeorgeE.Smith发明产品，并在很长时间内为主流图像传感器。1920-1961920-19601960-19801990至今1960至今CCD像传感器摄像管传感器,一般认为1990年发表的ASICImageSensor是最早使用1993年，JPL正式发表本质上符合CMOSimagesensor:2002年VIMS具备像素小型化可能性:随着像素阵像素阵列列选择器和CDSISP、灰度补偿、色彩插值、平滑处理、色彩校正等行选择器 I2C总线接口I2C总线接口e-e-e-e-e-e-e- eeee-e-e-e-e-e-e- eee-3电荷转移-DV/e--V输出e-e-e---列选择及列选择及CDS电路时时序与控制电路 D像素A/DADADADAD分辨率：CMOS<CCD(CMOS每个象素都比CCD复杂，其象素尺寸很难达到CCD的水平) 蚀S蚀氧化氧化光刻胶涂胶掩膜版-硅片对曝光过后的光光刻胶显影准与曝光刻胶氧化硅刻蚀除去光刻胶栅氧化硅多晶硅沉积多晶硅的光刻与刻蚀离子注入有源区氧化硅沉积接触刻蚀金属沉积与刻蚀光刻胶去除测试孔刻蚀沟槽刻蚀虚拟栅极刻虚拟栅极刻蚀接触孔刻蚀栅刻蚀侧墙刻蚀硅刻蚀侧墙刻蚀资料来源：《半导体制造技术》，中微公司招股说明书，行行查研究中心 超声波清洗拼版分割功能检验抛光无图形的硅片扩散光刻刻蚀超声波清洗拼版分割功能检验抛光无图形的硅片扩散光刻刻蚀CSP备料拼版烘烤贴片检查校正检验/补焊底部填胶拼版整理激光打标备料拼版烘烤贴片检查校正检验/补焊底部填胶拼版整理激光打标流焊晶圆清洗烘烤芯片贴附晶圆清洗烘烤芯片贴附金线绑定组装段组装段硅片起始硅片制造(前端)硅片起始薄薄膜完成的硅片注入测试/拣选注入 背面照明正面照明 (FSI背面照明正面照明 (FSI)像素内混合堆栈TSV堆栈 (BSI)独联体晶片逻辑晶片逻辑晶片逻辑晶片逻辑晶片空白的逻辑晶片逻辑晶片逻辑晶片逻辑晶片20082010201420162020至今t数字电路数字电路模拟电路图像信号处理器图像传感器透镜系统 微透镜彩色滤光片感光二极管背照式传统正照背照式芯片上的棱镜颜色滤镜感光成像层金属电路受光面金属电路感光成像层金属电路成像二极管 S非堆栈式堆栈式在了带DRAM的三层堆栈式传感器全局快门是指全部光敏元像素点在同一时间接收光照，是高速全局快门是指全部光敏元像素点在同一时间接收光照，是高速摄影等应用场景下的最佳快门方式，但其堆栈式使用DRAM来临时存储高速读取的信号，使得其能够以更快的速度输出数据，有效降低了果冻效应等图像变形。全局快门是让所有像素同时曝光，这样一来其曝光时间更短，也能根除影像果冻现象的问题，获得更好 eee物理屏障ee光电二极管光电二极管eee物理屏障ee光电二极管光电二极管微透镜滤色片光电二极管光电二极管金属线 双摄像头传感器解决方案高性能摄像头“超级自拍”摄高性能摄像头生物特征识别传感器对比GaAs工艺定义GaAs可在一块芯片上同时处理光电数据，因而被广泛应用于遥控、手机、DVD计算机外设、照明等诸多光电子领域。CMOS工艺是在PMOS和NMOS工艺基础上发展起来的。CMOS中的C表示“互补”，即将NMOS器件和PMOS器件同时制作在同CMOS集成电路。材料GaAs，材料稀缺昂贵硅，材料丰富廉价工艺6英寸晶圆8英寸晶圆，12英寸晶圆成熟度良率较低，产能不稳定技术成熟、产能稳定性能GaAs电子迁移率比硅高6倍，适宜于超高速、超高频器件应用。GaAs有较高的击穿电压，所以GaAs比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。 灵敏度普通级灵敏度普通级门禁摄像头商业监控系门禁摄像头商业监控系统结构光近传统安防应用场景家用安防星光级月光级分辨率月光级 S行车记录车舱内监视倒车辅助后视行车记录车舱内监视倒车辅助后视360°环视360°环视前视前视行人监测360°环视360°环视驾驶辅助车内监控司机监控车尾视野司机驾驶记录夜视电子后视镜/盲点监测周围视野/泊车辅助 脑内窥镜鼻内窥镜喉镜 脑内窥镜鼻内窥镜喉镜胸腔镜血管内窥镜纵膈腔镜腹腔镜结肠镜膀胱镜/子宫镜关节内窥镜食道镜气管镜直肠镜滤色片器官粘膜滤色片照明光纤照明镜头照明光纤照明光源信号输出非球面镜头CMOS传感器 www.光摄像头×2双滚珠悬架金属固定盖板CMOS图像传感器金属保护盖板红外截止滤光片镜头模块模组框架透镜磁动力框架音圈马达光摄像头×2双滚珠悬架金属固定盖板CMOS图像传感器金属保护盖板红外截止滤光片镜头模块模组框架透镜磁动力框架音圈马达资料来源：行行查研究中心 www.hanghangcha上游生产制造原材料与设备单晶炉气相沉积设备光刻机检测设备引线键合机半导体设备刻蚀机涂胶显影机清洗机硅片硅片制造氧化扩散晶圆减薄光掩模光刻胶抛光材料电子特种气体薄膜沉淀光刻晶圆切割外观检测封装材料溅射靶材离子注入刻蚀贴片产品出货包装金属化化学机械研磨芯片封装晶圆级测试Fabless模式te上游生产制造原材料与设备单晶炉气相沉积设备光刻机检测设备引线键合机半导体设备刻蚀机涂胶显影机清洗机硅片硅片制造氧化扩散晶圆减薄光掩模光刻胶抛光材料电子特种气体薄膜沉淀光刻晶圆切割外观检测封装材料溅射靶材离子注入刻蚀贴片产品出货包装金属化化学机械研磨芯片封装晶圆级测试Fabless模式下下游消消费应用半导体材料产品终测产品封装 晶圆制造、染色及测试半导体材料产品终测产品封装城城市级客户湿湿电子化学品政府级客户政府级客户引线引线按合行行业级客户FabFab-lite模式 Fabless无晶圆厂芯片设计运营模式IDM垂直整合制造商Fab-lite介于前两者之间，Fab-lite上游供应商模组销售单击此处添加文本具体内容 单击此处添加文本具体内容部分模组厂商基于供应链管理模式的特点，选择通过MOS游模组厂商提供的售后服务和技术支持与直销客户相同。通常，CMOS厂商对代理商的销售采用先款后货部分模组厂商基于供应链管理模式的特点，选择通过MOS游模组厂商提供的售后服务和技术支持与直销客户相同。通常，CMOS厂商对代理商的销售采用先款后货的方式。代理商采取代销模式，主要为下游客户提供一些账期、物流等方面的服务，并收取一定的服务费。CMOS厂商对代理商订单的管控较为严格，仅当确认下游模组厂的需求真实后，才安排代理商订单的发货。AC货。直销模式加快CMOS厂商对终端需求的响应速度，并通过模组厂商的反馈信息及单击此处添加文本具体内容CMOS厂商向经销商下游模组厂商提供的售后服务和和终BB资料来源：行行查研究中 500002017201820172018全球CMOS传感器销售额(亿美元)202020212022E资料来源：Yoledeveloppement，行行查研究中心00201720182019202020212022E中国CMOS传感器市场规模(亿美元)YOY 50201720182019202020212022E全球车用CMOS传感器市场规模(亿美元)YOY0201720182019202020212022E全球智能手机CMOS传感器市场规模(亿美元)YOY SeOthers%Onsemi2%-4%hamamatsu1%Samsungns公司名称成立年份主营业务及概况格科微电子(上海)有限公司思特威(上海)电子科技股份有限公司CMOS片的研发、。主营业务包括电源管理类产品、CMOS图像传感器、触摸解决方案等。主营业务包括CMOS传感器芯片的研发、摄像机芯的设计及生产，并提供芯片及机芯的定制设计服务。产品应用覆盖安防监控、车载摄像、低照度成像、机器视觉、医疗设备及科学成像等领域。 6%-10%3%-5%%韦尔股份45%-50%索尼派视尔其他30%-35%%%-15%45%-50%25%-30%索尼三星其他 中国CMOS传感器行业政策法规——政策促进产业发展(1/2)CMOS相关行业政策(1/2)《安徽省“十四五”电子信息制造业发展规划》将超高清视频芯片、汽车电子芯片等芯片设计列入重点发展产业。强化集成电路设计、软件开发、系统集成、内容与服务系统创新，引导芯片设计企业与整机制造企业协同开发。，《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023)》若干政策》业设计能力提升专项行动计划(2019-2022年)》 中国CMOS传感器行业政策法规——政策促进产业发展(2/2)CMOS相关行业政策(2/2)《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》 (2018-2020年)》《新一代人工智能发展规划》。《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019年)》造、汽车电子等重点应用领域，突出“后摩尔”时代融合创新发展主线，紧紧围绕产业链协同升级和产业生态完善，补齐以特色半导体工艺为代表的基础技术、通用技术短板，布局基于新原理、新结构、新材料等的前酒技术、颠覆性技术，做大做强一批深耕智能传感器设计、制造、封测和系统方案的龙头骨干企业。《中国制造2025》计划》传。 中国CMOS传感器行业企业介绍——格科微(1/2)2003在上海张江成立2003在上海张江成立格科微电子(上2005图像传感器芯片20132015201920222021201920222021票代码:6887282022发布全球首款单芯发布全球首款单芯量产；浙江嘉善封色工艺研发与未来品设计的持续优化有效缩小其他产品相比实现了更为精够有效降低生产成本，资料来源：行行查研究中心 中国CMOS传感器行业企业介绍——格科微(2/2)www.hanghangchaM核心技术名称技术来源技术介绍核心技术名称技术来源高像素CIS的3层金属设计技术通过优化基于3层金属的电路设计，解决串扰等问题并降低产品成本电路噪声抑制技术通过采用数字相关双采样以及创新的噪声补偿修正电路，提升读出电路的抗干扰能力的同时并降低读出电路噪声低噪声像素技术通过降低像素的暗电流和提高像素的增益，从而降低像素噪声黑电平改善技术通过降低串扰来改善黑电平N型衬底技术在N型硅片衬底上制作像素的技术 中国CMOS传感器行业企业介绍——思特威(1/2)www.像传感器领域首次入选ISSCC的中国企片界奥林匹克”之称的ISSCC大像传感器领域首次入选ISSCC的中国企片界奥林匹克”之称的ISSCC大域报告会CIS安防领域出思特威电子科技开始向汽车电子应用领域拓展；思特威电子科技全球Silicon100；中国IC设计成就奖之传感器/MEMS奖项。技在CIS安防领域货量市占率继思特威推出了结合BSI与GlobalShutter技术的并开始进驻机器视觉应用领域。荣获2021年度第十六届“中国芯”之优秀技术创新2021年度中国IC风云榜之年度IC2021年度中国IC设计成就奖之年度中国创新IC设计公司。17201820192020202120荣获国家级“第七批制造业单项冠军企业”称号；荣获上海市“科技小巨人企业”优秀评定；入选2022中国IC设计Fabless100排行榜Top10传感器芯片公司。合肥 (美国) 中国CMOS传感器行业企业介绍——思特威(2/2)www.hanghangcha SL 低照度下基于FSI工艺的微光级夜视全彩超低照度下基于BSI工艺的星光级夜视全彩基于背照式工艺的全高温场景下暗电流优 Swww.hanghangcha