伴隨著蘋果iPhone的面世，以及安卓手機(jī)陣營(yíng)的崛起，智能手機(jī)已發(fā)展成為當(dāng)之無(wú)愧的第一大超級(jí)智能終端，同時(shí)也是帶動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿υ础８鶕?jù)Yole的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2023年，移動(dòng)和消費(fèi)類半導(dǎo)體將徘徊在半導(dǎo)體總產(chǎn)量的60%左右，使該領(lǐng)域成為半導(dǎo)體行業(yè)的重要支柱。

近年來(lái)，智能手機(jī)影像能力迅速提升，手機(jī)攝像頭從單攝走向雙攝、三攝甚至四攝。逐步擴(kuò)大的需求，使得CMOS圖像傳感器芯片成為了當(dāng)下半導(dǎo)體領(lǐng)域增長(zhǎng)可觀的新熱點(diǎn)。

中國(guó)作為最大的應(yīng)用市場(chǎng)，吸引了全球眾多CMOS圖像傳感器玩家投身其中，國(guó)產(chǎn)CMOS圖像傳感器廠商也不甘人后。

CMOS圖像傳感器，拼什么？

CMOS圖像傳感器作為最常見的光學(xué)傳感器，是攝像頭模組的核心元器件，用于將獲取到的亮度和色彩等信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)字信號(hào)。

CMOS圖像傳感器中的關(guān)鍵組件（來(lái)源：IBM）

翻看CMOS圖像傳感器的發(fā)展歷史，其工作原理是在20世紀(jì)60年代后半葉構(gòu)思出來(lái)的，但直到20世紀(jì)90年代微加工技術(shù)足夠先進(jìn)后，CMOS圖像傳感器才最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。在80年代末-90年代初，加州理工學(xué)院的Eric Fossum教授和團(tuán)隊(duì)率先提出了相關(guān)雙采樣技術(shù)（CDS），把噪聲級(jí)別降低到和CCD相當(dāng)，這為未來(lái)CMOS的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；90年代中期，Eric Fossum教授成立Photobit公司，推動(dòng)了CMOS技術(shù)開始商業(yè)化進(jìn)程；后來(lái)，美光收購(gòu)了Photobit，并打進(jìn)iPhone前三代的主/前攝，沖到業(yè)內(nèi)第一的位置。但在歷經(jīng)幾年發(fā)展后，索尼一躍成為行業(yè)的領(lǐng)頭羊。

CMOS圖像傳感器時(shí)代到來(lái)后，索尼率先在2007年將配備獨(dú)特列A/D轉(zhuǎn)換電路的CMOS圖像傳感器商業(yè)化，實(shí)現(xiàn)了高速和低噪聲。此后，索尼相繼將背照式CMOS圖像傳感器、堆疊式CMOS圖像傳感器商業(yè)化，這些技術(shù)讓索尼自2011年以來(lái)一直穩(wěn)坐CMOS圖像傳感器龍頭的位置。

CMOS、BSI CMOS和堆疊式CMOS傳感器之間的架構(gòu)差異（來(lái)源：Bob Al-Greene）

包括三星和國(guó)內(nèi)CMOS圖像傳感器挑戰(zhàn)者在內(nèi)的眾多廠商除了在商業(yè)上有的放矢以外，他們也圍繞上述技術(shù)各出奇招，基于自身特點(diǎn)成為某個(gè)細(xì)分領(lǐng)域里面的領(lǐng)頭羊公司，并最終奠定了當(dāng)今的CMOS圖像傳感器全球競(jìng)爭(zhēng)格局——索尼和三星拿下超60%的份額，包括中國(guó)廠商在內(nèi)的其他廠商爭(zhēng)奪剩下的份額。本土初創(chuàng)企業(yè)思特威也是在這波浪潮中崛起的國(guó)產(chǎn)CMOS圖像傳感器新貴之一。

七年深潛，打造技術(shù)底座

作為一家成立于2017年的企業(yè)，思特威是實(shí)打?qū)嵉男袠I(yè)“新人”。但經(jīng)過短短7年發(fā)展，思特威已在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域有了不俗表現(xiàn)。公司雖年輕，但團(tuán)隊(duì)技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)豐富。如思特威創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理徐辰博士，其本科畢業(yè)于清華大學(xué)電子工程系，博士畢業(yè)于香港科技大學(xué)，擁有非常豐富的CMOS圖像傳感器開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。自2004年以來(lái)就一直從事CMOS圖像傳感器相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)，尤其在小像素、全局快門像素等開發(fā)上獲得突破性貢獻(xiàn)。公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官莫要武博士也深耕CMOS圖像傳感器領(lǐng)域二十多年，親自主持設(shè)計(jì)的近百款CMOS圖像傳感器廣泛用于手機(jī)、安防、電腦、車載、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、AR/VR和機(jī)器視覺應(yīng)用，堪稱公司技術(shù)領(lǐng)域的靈魂人物。

除了這幾位聯(lián)合創(chuàng)始人以外，思特威各個(gè)BU和技術(shù)部門都吸納了不少CMOS圖像傳感器和芯片設(shè)計(jì)的高手，這也幫助公司在過去幾年的發(fā)展中打造起了極具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)底座和領(lǐng)先的產(chǎn)品矩陣。

例如，思特威獨(dú)有的SFCPixel技術(shù)通過將SF（即Source Follower）放置到更接近PD（PhotoDiode）的位置，能讓公司的產(chǎn)品在同等電子下獲得更高的電壓, 從而實(shí)現(xiàn)更高的靈敏度以及更出色的夜視成像效果。而基于思特威創(chuàng)新的SFCPixel專利技術(shù)架構(gòu)升級(jí)的SFCPixel-2技術(shù)，更可以在小像素尺寸芯片領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)內(nèi)置雙增益轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)功能，兼顧日夜成像效果，極大程度上提升了圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)獲得了更好的暗場(chǎng)噪聲表現(xiàn)。

思特威還開發(fā)了領(lǐng)先的PixGain HDR技術(shù)，通過在同一幀曝光下的High Gain（高轉(zhuǎn)換增益）及Low Gain（低轉(zhuǎn)換增益）雙影像結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)HDR成像。

手機(jī)快速對(duì)焦方面，相較于將傳感器上拍攝用的部分像素用作相位對(duì)焦的技術(shù)，思特威開發(fā)了AllPix ADAF技術(shù)，通過像素的縱向與橫向組合，實(shí)現(xiàn)100%的全像素對(duì)焦，能夠在黑暗場(chǎng)景下快速準(zhǔn)確地進(jìn)行對(duì)焦，同時(shí)還能優(yōu)化對(duì)輪廓較模糊物體的對(duì)焦性能。

此外，思特威還打造了智能的超低功耗模式，在識(shí)別到需求顯現(xiàn)時(shí)，先通過ALS（光電模式）識(shí)別環(huán)境變化，再觸發(fā)ULP（超低功耗模式）啟動(dòng)，從而大幅降低傳感器功耗。

在打磨技術(shù)的同時(shí)，思特威也同步推出了業(yè)界領(lǐng)先的產(chǎn)品。資料顯示，思特威研發(fā)團(tuán)隊(duì)打造的第一顆CMOS圖像傳感器芯片SC1235在推出以后就成了當(dāng)年安防領(lǐng)域的年度“斷貨王”，市占率高達(dá)60%；2018年，思特威推出了其第一代全局快門技術(shù)，成為全球首個(gè)用BSI技術(shù)打造全局快門圖像傳感器的廠家。此后，思特威成為了安防CMOS圖像傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，據(jù)TSR最新數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，2022年思特威繼續(xù)以33.3%的市占率蟬聯(lián)安防CMOS圖像傳感器市場(chǎng)全球第一。

但顯然，思特威的發(fā)展并沒有滿足和止步于此。于是我們看到，思特威開始在手機(jī)CMOS圖像傳感器市場(chǎng)嶄露頭角。

四年17顆芯片，

思特威在高端手機(jī)CMOS圖像傳感器領(lǐng)域成功突圍

熟悉手機(jī)攝像頭產(chǎn)業(yè)的讀者應(yīng)該清楚，這是一個(gè)由索尼和三星高度把持的市場(chǎng)，尤其是高端市場(chǎng)，這兩家廠商的市占率極高。過去，幾乎所有旗艦手機(jī)（包括國(guó)內(nèi)品牌）都是選用這兩家廠商的傳感器產(chǎn)品，尤其是索尼，幾乎壟斷了所有的蘋果CMOS圖像傳感器供應(yīng)。這是因?yàn)槠湓缭缭鵆MOS圖像傳感器領(lǐng)域完成了領(lǐng)先的技術(shù)累積，并以先進(jìn)技術(shù)能力和優(yōu)秀產(chǎn)品質(zhì)量搶占了空白市場(chǎng)先機(jī)。但是，過去幾年的全球競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，以及本土廠商的進(jìn)步，讓中國(guó)CMOS圖像傳感器在高端手機(jī)中成功突圍。

2020年10月，思特威推出了全系列手機(jī)應(yīng)用圖像傳感器產(chǎn)品—— Cellphone Sensor (CS) Series產(chǎn)品，包括SC200CS，SC500CS，SC800CS，SC1300CS/SC1301CS等型號(hào)，這標(biāo)志著思特威正式涉足智能手機(jī)市場(chǎng)。

2022年3月，思特威推出了其首顆50MP旗艦級(jí)手機(jī)主攝CMOS圖像傳感器產(chǎn)品SC550XS，這意味著思特威邁入高端手機(jī)CMOS圖像傳感器市場(chǎng)。據(jù)該公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官莫要武博士介紹，SC550XS采用了思特威多項(xiàng)針對(duì)高端圖像傳感器打造的核心專利技術(shù)，是公司面向旗艦級(jí)手機(jī)應(yīng)用打造的高分辨率、高性能的里程碑式產(chǎn)品。具體而言，這是一款基于22nm HKMG Stack工藝制程打造的產(chǎn)品，搭載思特威SmartClarity-2成像技術(shù)，以及SFCPixel與PixGain HDR專利技術(shù)，擁有出色的成像性能。此外通過AllPix ADAF技術(shù)加持可實(shí)現(xiàn)100%全像素對(duì)焦，用于旗艦級(jí)智能手機(jī)主攝應(yīng)用。

2022年11月，思特威又推出了采用先進(jìn)堆棧式背照工藝（Stacked BSI）的0.7μm像素尺寸5200萬(wàn)CMOS圖像傳感器SC520XS。據(jù)介紹，該傳感器搭載了思特威在小像素尺寸芯片領(lǐng)域創(chuàng)研的SFCPixel-SL技術(shù)，并憑借超低噪聲外圍讀取電路以及色彩視效等優(yōu)勢(shì)技術(shù)，可進(jìn)一步提升圖像中高光與陰影細(xì)節(jié)，為高端智能手機(jī)主攝、前攝、超廣角以及長(zhǎng)焦攝像頭帶來(lái)高品質(zhì)的夜視全彩影像。

進(jìn)入2024年年初，思特威重磅推出了其首顆5000萬(wàn)像素1/1.28英寸圖像傳感器新品——SC580XS。思特威表示，該款芯片是繼公司成功量產(chǎn)第一顆22nm HKMG Stack工藝的5000萬(wàn)像素1/1.56英寸產(chǎn)品SC550XS之后，在同一工藝平臺(tái)打造的升級(jí)產(chǎn)品。

“作為1.22μm像素尺寸圖像傳感器，SC580XS搭載思特威新一代像素技術(shù)SFCPixel-2以及PixGain HDR、AllPix ADAF等多項(xiàng)技術(shù)和工藝，以高動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲、100%全像素對(duì)焦、超低功耗等性能優(yōu)勢(shì)，為旗艦級(jí)智能手機(jī)主攝帶來(lái)出色的質(zhì)感影像。”思特威方面強(qiáng)調(diào)。

今年2月，思特威又帶來(lái)了50MP分辨率0.7μm像素尺寸手機(jī)圖像傳感器SC5000CS，作為0.702μm像素尺寸圖像傳感器，此款背照式（BSI）新品搭載思特威獨(dú)特的SFCPixel-SL技術(shù)，集高動(dòng)態(tài)范圍、超低噪聲、PDAF相位檢測(cè)對(duì)焦、低功耗等優(yōu)勢(shì)，以優(yōu)異的暗光成像表現(xiàn)，賦能主流智能手機(jī)主攝，助力移動(dòng)影像技術(shù)和用戶體驗(yàn)邁向新高度。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2020年以來(lái)，思特威在智能手機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)推出了17顆CMOS圖像傳感器芯片，在這些技術(shù)性能領(lǐng)先產(chǎn)品的加持下，思特威在智能手機(jī)市場(chǎng)也打響了名堂。有行業(yè)人士告訴筆者，思特威的高端CMOS圖像傳感器芯片甚至已經(jīng)打進(jìn)了旗艦智能機(jī)的主攝。而根據(jù)2023年手機(jī)CMOS圖像傳感器廠商TOP 9出貨量市場(chǎng)占比份額顯示，思特威已成功躋身全球第五，市場(chǎng)占比份額為5.7%。

思特威的高端手機(jī)CMOS圖像傳感器突圍，也讓國(guó)產(chǎn)旗艦手機(jī)有了更多選擇。

寫在最后

其實(shí)除了安防和智能手機(jī)市場(chǎng)之外，思特威在汽車CMOS圖像傳感器市場(chǎng)也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。據(jù)旭日大數(shù)據(jù)發(fā)布的全球車載前裝CMOS圖像傳感器市場(chǎng)報(bào)告顯示，2021年第一季度，思特威車載CMOS圖像傳感器出貨量已位列國(guó)內(nèi)第二、全球第五，成為了車載全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)的核心廠商之一。

到現(xiàn)在，思特威的產(chǎn)品已經(jīng)全面覆蓋了CMOS圖像傳感器主要的四大應(yīng)用方向：智能手機(jī)、汽車電子、智能安防、機(jī)器視覺。

回看過去多年的發(fā)展，思特威之所以能夠在多領(lǐng)域市場(chǎng)取得出色成績(jī)，相信與團(tuán)隊(duì)本身的工作方式有著重要的關(guān)系。例如徐辰博士就因?yàn)閷?duì)產(chǎn)品規(guī)格的嚴(yán)格把控聲名遠(yuǎn)播。此外，在筆者看來(lái)，徐辰博士對(duì)市場(chǎng)策略的遠(yuǎn)見以及對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的堅(jiān)持也是思特威能走到今天的另一個(gè)關(guān)鍵要素。

“科技創(chuàng)新，不能憑空想象，而是在前人的基礎(chǔ)上再做創(chuàng)新，所以我會(huì)非常關(guān)注一些現(xiàn)有的技術(shù)，再去尋求靈感。”徐辰博士在2022年接受媒體采訪的時(shí)候說(shuō)道。莫要武博士也曾在一次采訪中表示：“精益求精獲得的美感才能得到上天眷顧，在芯片設(shè)計(jì)中亦是如此。”

有這樣的掌舵人帶領(lǐng)，思特威的任何“突圍”都水到渠成。