在大家看文章之前,我們必須說明一下,這篇文章并不是說中國CIS產業已經崛起。但從目前的發展現狀來看,國產CIS供應商擁有很大的機會,就連知名的分析機構Yole也說,中國或有希望首先在CIS領域實現自主可控。
過去,安防和手機市場對需求極大地促進了CMOS圖像傳感器(CIS)的發展。尤其是智能在向多攝方向發展的過程中,更是刺激了CIS的增長——根據CounterpointResearch的報告顯示,作為技術和功能集不斷改進的受益者,智能手機CIS的銷量在過去十年中增長了八倍,到2019年達到了45億個。
進入到2020年以后,雖然用于智能手機的出貨量出現了下滑,但CIS的增長勢頭仍然不減。對于這一現象,StrategyAnalytics高級分析師指出,多攝的機型進一步普及,推動了攝像頭圖像傳感器的需求,而高像素傳感器(如64MP和108MP圖像)的出貨量則進一步推動了圖像傳感器市場傳感器在2020年上半年增長。
對于未來來說,由于很多終端產品都在向智能化做轉型,而攝像頭作為智能設備的雙眼開始受到業界的關注,CIS也有了繼續發展的機會。在ICinsights來看,在眾多領域當中,車用CIS是CIS下游應用增速最快的市場。ADAS的發展,將促生大量的CIS需求。
這種市場需求,更是讓CIS出現了供貨緊張的情況,據相關報道顯示,2018年以來,受上游晶圓產能不足、下游市場需求旺盛等因素的影響,全球CIS供貨就出現了持續緊張的情況。而這種情況,也成為了眾多CIS廠商競爭的新焦點。
產能,CIS巨頭之間的新較量
從整個CIS市場來看,索尼、三星和豪威是CIS領域的巨頭企業。緊隨其后的還有意法半導體、安森美、SK海力士等在個別細分領域實力十分強悍的國際廠商。 而隨著越來越多的應用將用到CIS,這也加劇了巨頭之間的比拼。就消費市場來看,三星正在向高端CIS產品發展,以圖通過在先進制程以及性價比等方面的優勢挑戰索尼的地位。而在新興的汽車電子領域,安森美和意法半導體是這個領域的佼佼者,但索尼和豪威科技等CIS企業也開始發展車用CIS,試圖分享這塊蛋糕。 過去,在供需平衡的情況下,這些國際CIS大廠之間的這些競爭都相對比較“溫和”,如果他們想要向其他領域做拓展,就需要打破原有廠商在該領域所筑的銅墻鐵壁,而要實現這種超越,在市場局勢穩定的情況下,大部分廠商只能通過技術競爭來贏得市場,而這可能會需要很長時間才能完成。 而伴隨著CIS供貨出現了緊張了狀況,這種供需平衡被打破。與此同時,頭部CIS廠商在技術上也經過了長期的積累,他們的技術實力能夠滿足市場的需求。這也就意味著,缺貨的情況可能會為他們提供一條向其他領域拓展的捷徑。于是,產能就成為了這些CIS巨頭之間的新較量。 從經營模式上看,在CIS領域當中,以IDM模式運營的廠商占據著大部分市場。眾所周知,CIS屬于特殊制程,其中所涉及的制造和封裝等核心技術都掌握在廠商自己手中,IDM經營模式能夠使他們更好地整合內部資源優勢,更有利于積淀技術及形成產品群,并根據客戶需求進行高效的特色工藝定制,所以他們在速度與策略,技術發展上相對有優勢。也因此,他們的CIS產品也多出自于自家的晶圓廠。 于是,我們看到,在產能的壓力之下,CIS廠商建廠、擴產的消息也陸陸續續出現在市場當中——包括索尼計劃在未來3年內投資7000億日元用于擴建新廠房;三星和SK海力士則紛紛宣布挪出部分DRAM生產線來滿足CIS生產需求。 SK海力士就曾指出,CIS的制造工藝與DRAM的制造工藝非常相似,并且DRAM 的溝槽技術被應用于高像素產品的工藝。因此,隨著時間的流逝,DRAM制造商很有可能在成本上具有優勢。 這也說明了,IDM模式對CIS廠商的發展來說,是極其重要的一部分。
中國CIS廠商的轉變
CIS領域的廣闊前景,不僅引起了國際巨頭們之間產生了新的較量,還吸引了中國玩家的加入。近幾年來,中國CIS企業的成長也逐漸引起了業界的關注,這其中就包含了豪威科技、格科微和思特威、比亞迪半導體等。 從CIS市場技術發展上看,根據光大證券研究報告顯示,2019年來,三攝已成主流,像素已進入48M時代。像素的提升得益于像素點越來越小,2019年已突破至0.8μm。另外,制造工藝從前照式(FSI)到背照式(BSI)、從背照式(BSI)到堆疊式(Stacked BSI、Triple Stacked BSI)的兩次技術變革,使得CIS的成像質量實現飛躍式提升。
根據這些發展趨勢,本土CIS企業也憑借著自身的技術實力,打開了CIS市場的大門。2019年,豪威發布OV48B,突破48M技術,宣告王者歸來;2018年,格科微成功量產1.12um大底1300萬像素圖像傳感器,打破了國外廠商多年的技術封鎖,2019年公司完成了1600萬像素CMOS芯片的研發,繼續向前挺進;思特威通過全彩夜視技術、近紅外增強技術等創新技術受到了安防市場的青睞;比亞迪半導體的首款130萬像素車規級圖像傳感器也于2018年批量裝車。 自今年以來,本土CIS廠商的動作依舊不少。豪威科技現已是韋爾股份的一部分,韋爾在 2019 年通過收購豪威科技和思比科,得以將其業務拓展到了CIS領域。目前,韋爾現已成為CMOS傳感器全球第三、國內第一的龍頭企業,其產品型號覆蓋100萬像素以下至 1,300萬像素以上各種規格,形成了較為完善的產品體系,近日,該公司還與安霸和Smart Eye聯合發布了汽車領域首個針對雙模攝像頭應用的完整解決方案。除此之外,格科微也于前不久成功登錄科創板;思特威在不僅受到了華為哈勃、湖北小米長江產業基金和國家集成電路產業投資資金的青睞,還通過收購Allchip以圖加速其在汽車電子領域布局;另一個致力于汽車電子的廠商——比亞迪半導體也于今年獨立,這其中就包含了CIS相關產品。 中國CIS企業的成長離不開市場的需求,而在國際巨頭都在為產能焦頭爛額的時候,這些以Fabless模式為主的CIS公司,如何才能拿到足夠的產能,也成為了他們繼續在繼續發展中所要面臨的挑戰之一,而通過國際巨頭的經驗上看,IDM模式則是一個能夠緩解其產能壓力的一個長久之計,這也促使國內CIS廠商自身發生了一些變化。 從格科微的轉變上看,在其招股書中顯示,公司正在由Fabless向Fab-Lite轉變。為此,格科微擬融資69.6億元,其中一部分就是要投于12英寸CIS集成電路特色工藝研發與產業化項目(其中,63.76億元將用于該項目的建設)。
此外,今年3月,格科微還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,根據協議顯示,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”。據悉,該項目初期主要聚焦在后道封裝技術,目的在于應對激增的產能需求,同時謀求挺進高端。按照計劃來看,該項目預計投資達22億美元,計劃今年年中啟動,2021年建成首期,項目全面建成后預計年產值將達到110億元人民幣。 需要注意的是,雖然國內的CIS廠商正在往制造轉變,但他們目前主要集中于后段,前段工廠方面比較薄弱。這也是國內CIS產業鏈中需要加強的部分。
蓬勃的CIS代工市場
CIS制程的特殊性,使得IDM模式更受廠商的青睞。而中國CIS廠商開始積極拓展自有產線的原因,不僅僅是由于運營模式的好處以及產能吃緊,全球半導體貿易格局的動蕩,也同樣推動了國內CIS廠商在尋找國內的產能。 從產能方面上看,據經濟日報報道顯示,高階CIS產能集中在索尼,索尼在臺積電下單的部分預計2021年量產,月產能約2萬片,加上三星擴產產能尚未上線,緩不濟急,導致整體高階CIS大缺,漲價也隨之而來(漲幅約一成左右),是現階段漲價幅度最高的電子關鍵零組件。但漲價也抵擋不住市場對CIS需求的減弱,于是,在建廠擴產這條路不足以應急的情況下,將CIS訂單下放給代工廠或許是最好的選擇。 國際CIS大廠與頭部代工廠之間的合作比較緊密,代工廠能夠在一定程度上保障他們產能所需。這一點上,從索尼和臺積電的合作上得以體現。去年臺積電先是首次承接了索尼告訴俺CIS的訂單,今年7月,臺積電又再次獲得索尼的大單。據相關報道顯示,應索尼后續需求,臺積電旗下采鈺進入戰斗狀態,正擴建CIS后段封測、材料及模組組裝產能。同時,臺積電還在積極規劃在竹南打造全新的高階CIS封裝產能,相關開發計劃7月初正式動工興建,預計明年中完工,預計將斥資新臺幣3000億元,成為臺積電先進封裝的最大生產據點,首批進駐即是幫索尼代工的CIS封裝產線。如今,CIS代工已經成為了臺積電財報中值得關注的一個點。 但與國際巨頭相比,大部分CIS廠商在代工方面拿不到這種優勢,在這種情況之下,國內CIS代工廠發展了起來。Yole的報告中指出,目前,由于美國受到更多制裁而限制了他們獲得技術的機會時,然而大量注資推動了它們的增長。CIS可能是中國可以在技術上獨立的首批半導體產品類別之一,因為所需的晶圓代工廠處在中國大陸。 據悉,在中國大陸方面,中芯國際和華虹(華力微電子)擁有CIS代工業務。在2017年成立的廣州粵芯則是中國大陸CIS代工領域的新玩家,據悉,其今年首季度營收能夠增長25%,也有一部分原因是CIS代工訂單的增加。 另外,國內CIS廠商還在拓展新的代工來源。在今年當中,思特威與晶合(晶合原本是專注于顯示屏幕驅動的12吋晶圓代工廠)之間的合作,也是國內CISFabless企業尋求轉變的另外一個案例。據悉,兩者將針對多個領域的應用來共同打造CMOS圖像傳感器技術平臺。
結語
雖然全球CIS廠商都在為獲得更多的產能而焦急,但伴隨著未來以IDM模式運營的CIS廠商完成自有產線的擴建,這一部分產能或將被釋放出來,彼時,CIS領域的競爭也或許將重新聚焦于技術上競爭。 Yole此前發布的一份報告中也顯示,技術競賽仍然是CIS競爭的關鍵方面,這也推動了3D像素以下的發展和半導體技術和新穎的像素設計。在他們看來,量子和神經形態方法應將新一代應用推向市場,而這個產業面臨的下一個技術挑戰是將人工智能(AI)集成到CIS傳感器中。 未來新興市場對CIS的需求,同樣也是中國CIS廠商發展的新機會。Yole在其報告中指出,下一個時代將涉及機器人技術,增強現實(AR)和智能物聯網(IoT)。所有這些都是中國公司在其中定位良好的市場。CIS國家的排名最終將隨著這些新變化而變化。