????????據Yole統計，2020年全球CMOS圖像傳感器（CIS）市場規模為207億美元，出貨量為70.08億顆。跟其它半導體器件一樣，CIS也因為疫情和生產周期長，以及各種市場因素，而導致采購和供應鏈緊張。Yole預計2021年將趨于平穩，銷售額相比2020年略有增長（3.2%），將達到214億美元，出貨量將達到74.53億顆。這一預測已經將CIS市場的關鍵因素考慮進去了，包括華為的CIS庫存降低、芯片短缺的不確定性，以及疫情后的消費者花費等。

????????若將CIS出貨量按應用市場細分，今年手機市場占比約為78.3%，計算機占12.9%，安防占4.3%，汽車占2.3%，消費電子占1.7%。預計到2026年，CIS整體增長率約為7.5%，其中手機市場低于整體增長，而汽車和安防市場增長都超過10%，消費電子和醫療市場增長最快，超過20%。

????????從CIS供應商來看，在2020年207億美元的銷售額中，索尼占據40%，其次是三星占22%，第三是豪威占12%，第四是ST占6%，第五格科微占4%，第六安森美占4%，SK海力士占2%，思特威占1%。三家國產CIS廠商的營收占比合計為17%。

????????雖然索尼仍然是CIS龍頭老大，但其市場份額卻在降低，華為手機下滑和其它CIS廠商的競爭是主要因素。第二位的三星因為有從設計、制造到終端設備的垂直整合優勢，而在手機CIS市場贏得更多份額，其最新CIS傳感器也因為與小米手機合作而有顯著增長。

????????臺積電是CIS的主要代工廠，在晶圓產能緊張的情況下索尼可以保證足夠產能供應，但像安森美等CIS廠商可能無法獲得足夠的產能。安森美雖然沒有出現嚴重短缺，但應該可以在汽車和物流攝像頭市場表現更好。豪威和思特威等中國廠商早就開始分散晶圓代工，反而沒有受到太大影響。格科微還開始啟動自己的晶圓生產線，以保證供應鏈的安全。

????????長期來看，CIS將會跟半導體整體市場保持基本一致的增長。Yole預測，未來5年的增長率約為5.4%，到2026年市場規模將達到284億美元。今年相對平穩，但2022年將會有9%的增長。雖然手機市場增長不明顯，但汽車、安防和工業醫療等市場都有超過10% 的增長。

國際CMOS圖像傳感器

• 索尼智能視覺傳感器IMX 500/501

????????IMX 500/501是索尼發布的兩款具備AI處理功能的智能視覺傳感器，可在實現高速邊緣AI處理的同時只提取必要數據，從而減少使用云端服務時的數據傳輸延遲，保證隱私安全，并降低功耗和通信成本。IMX 500是裸片，而501是封裝產品，這種圖像傳感器拓寬了AI攝像頭的研發空間，可廣泛應用于零售和工業設備行業，并有助于構建與云端連接的優化系統。

????????該芯片采用背照式進光，有效像素約為1230萬，可以捕捉廣闊視角的圖像信息。除了傳統的圖像傳感器操作電路外，其邏輯芯片還配備了索尼的DSP（數字信號處理器），專門用于AI信號處理，并可存儲AI模型。這種配置無需高性能處理器或外部存儲，使其成為邊緣AI系統的理想選擇。

????????IMX 500/501性能參數列表如下：

????????該芯片采集的信號通過ISP（圖像信號處理器）進行處理，并在邏輯芯片的處理層進行AI運算，將提取的信息作為元數據輸出，可以減少需要處理的數據量。同時，不輸出圖像信息有助于降低安全風險和保證隱私安全。除了傳統圖像傳感器捕捉的圖像外，用戶還可以根據自己的需要和用途選擇數據輸出格式，包括ISP格式輸出圖像（YUV/RGB）和ROI（感興趣區域）特定區域提取圖像。

????????當使用傳統的圖像傳感器錄制視頻時，需要發送每一幀的視頻數據進行AI處理，導致數據傳輸量大，難以實時呈現結果。這種傳感器產品在邏輯芯片上進行ISP處理和高速AI運行（MobileNet V1*1 3.1毫秒處理），在一個視頻幀內完成整個過程。這種設計可以在錄制視頻的同時保證高精度、實時的目標追蹤。

• 三星GN2

????????三星ISOCELL GN2 CMOS傳感器擁有5000萬像素，單個像素面積為1.4μm，大小為1.12英寸。它支持智能 ISO Pro、Dual Pixel Pro（雙像素增強）以及像素四合一（Tetracell）多項技術。如果用戶需要1億高像素輸出，GN2還能通過智能算法，輸出紅色、綠色、藍色像素三張不同的單幀圖像，然后把它們合成為一張1億像素照片。此外，GN2還支持Staggered HDR、8K視頻、4K120P視頻多項特性。

????????GN2傳感器面積達到了1/1.12英寸，已經很接近1英寸大小，比索尼IMX 700（1/1.28英寸）還要大。它可支持像素四合一組成2.8um超大像素，從而吸收更多光線，拍攝出更明亮、更清晰的照片。

????????在對焦方面，ISOCELL GN2是三星首款支持Dual Pixel Pro(雙像素增強)技術的傳感器，每個像素可以分為左右兩半，使用相位差自動對焦。雙像素增強技術還可以跟四合一像素技術相結合，GN2也是首款同時支持2個技術的傳感器，無論任何場景下都可以快速對焦。

• SK海力士A4C傳感器

????????SK海力士研發的A4C（All 4-Coupled）圖像傳感器在讀取色彩信息的同時，可利用每個像素的視差，提高圖像質量和自動對焦。A4C可以實現快速準確的對焦檢測、高分辨率圖像，適合多種應用場景。

????????A4C傳感器的自動對焦功能基于這樣一種機制：如果來自物體的不同光線匯聚至一個焦點，則物體處于對焦狀態；如果來自物體的不同光線未能匯聚至一個點，則物體處于失焦狀態。與現有的PDAF技術相比，A4C傳感器能夠計算每個像素的視差。換言之，A4C傳感器具有很高的精度，在低于10 勒克斯（lux）的弱光環境下也可以確保10倍以上精度。與利用雙眼視差的PDAF技術不同，A4C傳感器利用的是微透鏡下方位于上下左右四角的四個像素的視差。因此，A4C傳感器擁有非常出色的對焦檢測性能，能夠準確檢測水平或垂直方向的物體。

????????A4C傳感器的輸出圖像能以每個微透鏡下四個像素為一組的方式提高感光度，或通過將各個像素獨立輸出的方法來提高圖像分辨率（例如，A4C可以輸出5000萬像素分辨率的圖像或1250萬像素微透鏡分辨率的圖像）。如果傳感器將每個微透鏡下四個像素作為一組生成輸出圖像，圖像分辨率會降至單獨使用每個像素時的圖像分辨率的四分之一。但是，四個像素一組的方法可以將感光度提高四倍。因此，在夜間、弱光環境等光線不足的情況下，微透鏡分辨率（Micro lens resolution）傳感器的優勢更為明顯。

????????除了精準對焦檢測和捕捉高分辨率圖像外，A4C傳感器的優勢還包括它可以應用于一系列光場成像場景。光場成像是一種再現物體射線分布的技術，可以計算場景中的光線強度和光線源頭的精確方向，并將這些信息用于背景虛化（Bokeh）、再對焦（Refocus）和多視角（Multi-view）等計算機視覺應用。

• 安森美AR0231AT

????????AR0231AT 是一款 1/2.7 英寸 CMOS 數字圖像傳感器，帶有1928Hx1208V有效像素陣列。它具有LED 閃爍抑制 (LFM)功能，可消除交通標志和車輛 LED 照明中的高頻 LED 閃爍，讓交通標志讀取算法能夠在所有照明條件下運行。AR0231AT 使用最新的3.0微米背面照明 (BSI) 像素和安森美的DR-Pix技術，可提供雙重轉換增益，提高所有照明條件下的性能。它在線性、HDR 或 LFM 模式下捕捉圖像，可提供模式之間的幀到幀上下文切換。AR0231AT 還包含了支持 ASIL B 的功能。

????????其功能特性如下：

• 高動態范圍：在1928×1208和30 fps時具有4曝光HDR，或在1928×1208和40 fps時3曝光HDR；
• 數據接口：4?lane MIPI CSI?2, Parallel, 或4?lane High Speed Pixel Interface (HiSPi) Serial Interface (SLVS and HiVCM)；
• 具有靈活曝光比控制功能的高級HDR
• 可以選擇自動或用戶控制黑色控制
• 幀到幀切換，支持多功能系統
• 支持擴散頻譜輸入時鐘
• 支持多相機同步
• 多CFA選項

????????AR0231AT適用于汽車和ADAS應用，比如1080p30視頻終端、高動態范圍成像儀，以及ADAS + Viewing Fusion等。

• ST VG5761

????????這種車規級全局快門傳感器分辨率為2.3Mp，3.2μm像素，采用IM2BGA封裝，具有HDR和超低噪聲功能，在近紅外（NIR）場景中可以最小化交叉干擾。VG5761傳感器適合高性能計算機視覺應用。

其功能特性如下：

• 獲得AEC-Q100二級汽車認證；
• 高動態范圍（高達98dB線性）和高密度電荷存儲；
• 3.2 μm 像素 GS-HDR、單色、可見光和紅外光譜
• 光學格式：75 fps 下1.6 MP (1464 x1104) ，1/3”光學格式和微鏡頭；60fps 下2.3 MP (1944 x1204) ，1/2.5 英寸光學格式帶微鏡頭；
• 即使在近紅外（完美的像素封裝）下仍具有非常高的MTF；
• 帶數字 CDS 的低噪聲11位ADC；
• 從 RAW8 到 RAW16 分辨率的線性或壓縮輸出；
• 輸出接口：Mipi CSI-2 (4 x 0.8 Gbps)、并行12位(100 MHz)、相機控制接口（CCI）；
• 支持機器視覺應用；
• 像素內 HDR 和背景底色模式，具有靈活的頻閃照明控制；
• 多達 4 個 LED 控制輸出，與傳感器集成周期同步；
• 4 幀上下文可編程序列；
• 主/從外部幀啟動控制；
• 嵌入式 16 位視頻處理管道，具有像素缺陷校正、高動態范圍 (HDR) 合并與重影消除以及動態可編程壓縮；
• 鏡像/翻轉/裁剪；
• 支持 2 和 4 二次采樣；
• 支持按 2 和按 4 分箱；
• 集成雙溫度傳感器；
• 工作結溫為 -40 °C 至 125 °C；
• 采用符合汽車標準的 IM2BGA 塑料封裝；
• 用于可見光和紅外應用的大光譜鏡片，帶有雙增透膜；
• 支持ASIL B，例如CPU 冗余、嵌入式完全自檢、內存和寄存器 ECC、安全管理器和電壓監控；
• 單色微透鏡（針對 20 °C 和 0 °C 優化的最大 CRA）

國產CMOS圖像傳感器

• 豪威OV60A

????????作為全球首款0.61微米像素高分辨率CMOS圖像傳感器，OV60A提供6000萬像素分辨率，像素尺寸僅為0.61微米，在同類產品中是最小的。OV60A采用1/2.8英寸光學格式，長寬比配置為4:3或16:9。OV60A上的四合一彩色濾光片陣列使用近像素合并功能以四倍的靈敏度輸出高達1500萬像素的圖像，為預覽和原生4K視頻提供相當于1.22微米的等效性能，并具有電子圖像穩定（EIS）所需的額外像素。這款傳感器還支持用于“常開”感測的低功耗模式，與手機的人工智能功能配合使用時，可以節省寶貴的電池壽命。

性能參數如下：

• 自動黑電平矯正（ABLC）
• 可編程控制用于幀率、鏡像和反轉、分箱、裁剪和視窗
• 支持動態DPC
• 輸出格式支持：正常模式10位RGB RAW、ULP模式8位RGB RAW
• 支持水平和垂直二次采樣
• 支持環境光感應（ALS）模式
• 支持超低功耗（ULP）模式
• 多達4路MIPI D-PHY TX接口，速度高達3.0 Gbps/路
• 2/3三重C-PHY接口，速度高達3.0 Gbps/trio
• 標準串行SCCB接口
• HDR支持：交錯HDR 2/3曝光時間

????????為了提高分辨率，同時降低像素尺寸和光學格式，OV60A采用豪威科技的PureCel?Plus-S晶片堆疊技術。與上一代0.7微米像素相比，新的0.61微米像素面積減少了24％，但是量子效率（QE）更高，串擾和角響應更好。OV60A能夠以60幀/秒的速度輸出具有EIS分辨率的1500萬像素或4K/2K視頻，并支持交錯式HDR定時，以實現高動態范圍視頻。“常開”的低功率模式包括用于喚醒的環境光感測模式以及低功率流模式。這款傳感器還支持雙I/O電壓軌（1.8V和1.2V）以及CPHY接口。

????????OV60A適用于智能手機、PC多媒體和視頻會議等。

• 思特威SC132GS

????????SC132GS采用思特威SmartGS技術，具有130萬BSI像素以及 2.7μm*2.7μm的光學尺寸，它擁有120fps高幀率，支持多種接口（MIPI/LVDS），采用COB/Fan-out封裝形式，感光度可達7000mV/Lux·s。

性能特性如下：

• 出色的快門效率（>99.99%）
• 支持單幀HDR
• 近紅外環境下擁有超高感度(QE@940nm>40%)
• 120fps 高幀率
• 基于BSI Stacked工藝的全局快門技術

????????SC132GS搭載了單幀HDR技術，并結合改進的PRNU性能和拐點偏差校準功能，確保圖像傳感器在復雜的應用（運動）與光照場景下對于圖像信息的精準捕捉，并在同類已有產品中擁有最高的QE性能數據。通過多種領先的技術優勢結合，SC132GS在縮小像素尺寸和降低功耗的同時大幅優化了快門效率及感光度，減少漏光和噪聲，并解決了包括“果凍效應”在內的諸多機器視覺成像問題。

????????SC132GS可為智能終端及時提供無形變、無偽影的高清可識別影像，為系統進行精確判斷提供堅實的基礎，目前在已應用于消費級人臉識別、無人機避障識別、智能翻譯筆以及掃地機器人等智能終端。

• 格科微GC2053

????????格科微安防和車載高清感光芯片GC2053是一顆感光區為1/2.9英寸的全高清規格CMOS圖像傳感器，單個像素達到2.8*2.8微米，可通過DVP或MIPI接口實現30幀每秒的穩定輸出。

????????其實安防和車載等領域的攝像頭應用與手機端有很大的區別。很多監控攝像頭會安裝在室外的環境，汽車也會長期遭受烈日暴曬。因此，圖像傳感器的工作溫度經常會超過60℃，甚至更高。此外，監控和汽車運行的場景很多時候都發生在夜晚，那就對圖像傳感器在暗態下的性能表現也提出了很高的要求。如何去控制或解決在以上應用環境中產生的噪聲、黑點、感光以及穩定性方面的問題，改善傳感器成像質量，提升消費者使用體驗，成為一款安防或車載產品能否成功的關鍵點。

????????從2018年開始，格科微對非手機領域產品的戰略投入持續加大，配備獨立的研發團隊，應用其先進的像素工藝和電路設計工藝成功開發了一系列高性能產品。在高溫場景下，格科微產品通過降低Si界面缺陷, 抑制熱電子的捕獲與釋放, 從而達到降低暗電流與熱噪的效果（暗電流降低15%, 熱噪降低10%）。在低照環境下，GC2053產品采用暗信號讀出增強技術，可以保證光生電子的全部讀出, 從而降低黑點與暗信號非均勻度（DSNU）。實測表明，DSNU 降低了20%。

• 長光辰芯GMAX32152

????????長春長光辰芯光電技術有限公司最新推出的GMAX32152是一款1.52億像素分辨率、全局快門CMOS芯片。GMAX32152是該公司GMAX系列像素分辨率最高的一款產品，也是目前市場上已知的分辨率最高的全局快門CMOS芯片。

????????GMAX32152采用先進的3.2μm電荷域全局快門像素設計，分辨率為16556 (H) x 9200 (V)，感光面積為53mm x 29.4mm，可滿足航空測繪等大視場的應用。同時，其1.8:1的長寬比更適合手機、電視等屏幕檢測的應用。

????????GMAX32152與長光辰芯已經發布的GMAX32103（103 MP）采用相同的像素平臺，其滿阱容量可以達到9.3ke-，噪聲水平為4e-，使得其動態范圍可達67.3dB。該芯片采用38對sub-LVDS進行數據輸出，單通道速率為960 MHz，總數據率高達36.48Gbps ，采用12bit ADC，最高幀頻達16幀/秒，同時支持通道合并功能可靈活適配在多種工業相機接口。

????????GMAX32152采用183針μPGA陶瓷封裝，外形尺寸為68.2mm x 52mm，其封裝背部留有較大空白空間，以方便相機進行散熱設計。

• 銳芯微BG0808

????????銳芯微BG0808 是一款1/2.7英寸、2M BSI超低照度圖像傳感器，有效像素為1928H x 1088V。它采用3uBSI像素，擁有極佳的感光靈敏度和信噪比，同時還支持2幀Stagger HDR曝光方式。它可實現高動態范圍，最高支持60fps高幀率，同時支持單幀和多幀的曝光觸發；MIPI/DVP圖像輸出接口經過特別的優化，芯片面積和功耗大大提升了費效比；高溫度工作范圍，完美適應苛刻的工作環境。

????????其功能特性如下：

• 3um*3um 高靈敏度BSI pixel
• 單幀和多幀的觸發曝光操作
• 支持最多2-lane MIPI接口
• 自動黑電平矯正
• 最高60fps@full frame
• ADC量化精度最高12bits

????????BG0808適用于高端監控、行車記錄儀和網絡攝像機等。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的CMOS图像传感器——2021产品选谈的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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