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潮科技 | CMOS图像传感器正逐渐引入DRAM制造工艺，DRAM相关厂商或有弯道超车机会

晰数塔互联网快讯
2020-07-24 14:57

图 | KIWWOOM

编者按：本文来自微信公众号“MEMS”（ID：MEMSensor），作者麦姆斯咨询王懿，原文题目《

追上索尼CMOS图像传感器技术，三星和SK海力士还需多少年？》，36氪经授权发布，略有删减。

据麦姆斯咨询介绍，智能手机的最新数码摄像头模组通常由CMOS图像传感器（CIS）、图像信号处理器（ISP）和动态随机存取存储器（DRAM）组成。其中，CMOS图像传感器可将目标对象的光信号转换为电信号。最初，CMOS图像传感器难以与电荷耦合器件（CCD）抗衡，但随着性能改善、功耗降低和成本下降等优势的显现，已被广泛用于智能手机和汽车等不同终端设备。韩国证券公司KIWOOM Securities分析师Yuak Pak近期分享了对全球CMOS图像传感器市场的分析。

2018年CMOS图像传感器市场需求按应用细分（来源：KIWOOM Securities）

截至2018年，按不同行业对CMOS图像传感器的需求显示，手机占主导地位，几乎瓜分了七成的市场份额——68%，其次是计算（9%）、其它消费电子（8%）、安防（6%）、汽车（5%）、和工业（4%）。未来，手机、汽车和工业领域将成为CMOS图像传感器需求的增长主力军，预计到2022年，CMOS图像传感器市场规模将从2018年的139亿美元增长到190亿美元。

随着智能手机中摄像头数量增加，手机不仅为现有CMOS图像传感器市场贡献了主要需求，预计未来还将表现出最强劲的增长势头。双摄像头普及之后，三摄像头开始出现在智能手机背面。主要智能手机制造商为了在极度饱和的市场中脱颖而出，追求摄像头功能多样化（例如光学变焦）和创新，再考虑到手机前置摄像头数量，一部智能手机可以配备五个摄像头。

摄像头数量增加，能够提供更多的功能，例如增强现实（AR）、三维即时定位与地图构建（3D SLAM）和实时眼球追踪。智能手机中的CMOS图像传感器数量预计将从2018年的36亿颗迅速增加到2023年的53.6亿颗。

智能手机中CMOS图像传感器数量增长明显（来源：KIWOOM Securities）

随着全屏手机时代的来临，前置摄像头模组需要做得越来越小。为了实现如此小的尺寸，CMOS图像传感器必须集成彩色滤光片、光电二极管和放大器。后置摄像头模组有望在增加像素数量的同时兼顾发展更多的特殊功能。值得注意的是，像素密度已经迅速增大，为此，必须先改善CMOS图像传感器的像素集成。因此，对于智能手机前置和后置摄像头来讲，提高CMOS图像传感器集成度变得越来越重要。

除此之外，现在正在将CMOS图像传感器、图像信号处理器（ISP）和动态随机存取存储器（DRAM）的集成封装技术引入超高速摄像头。中长期时间内，这种趋势对DRAM和CMOS图像传感器厂商来说，已被证明是有益的变革。

最新的三层（CIS + ISP + DRAM）堆叠式CMOS图像传感器（来源：KIWOOM Securities）

CMOS图像传感器采用的晶圆尺寸逐渐从8英寸增加到12英寸。另外，随着像素数量增加到4000万以上，工艺节点将从90nm向32nm或更小节点演进。

CMOS图像传感器的制造工艺与DRAM的制造工艺非常相似，制造DRAM 的沟槽技术也被用于高像素图像传感器。因此，我们相信今后DRAM制造厂商很有可能具有成本优势。

实际上，SK海力士（SK hynix）正在用DRAM沟槽工艺技术来解决像素之间的光干扰问题，并正在进行使用金属隔离墙（metal partition walls）来防止光子吸收的实验。此外，三星电子（Samsung Electronics）的ISOCELL技术也采用了DRAM工艺，并努力将工艺改进到32nm水平。

凭借卓越的DRAM技术，全球两家领先的半导体存储器制造商SK海力士和三星电子有望缩小与全球领先CMOS图像传感器厂商（如索尼）的技术差距。

目前SK海力士的CMOS图像传感器生产线有8英寸和12英寸。与去年相比，今年的12英寸CMOS图像传感器产能提高了60%以上。此外，由于还有其它生产线也在部署CMOS图像传感器制造，从今年年底开始，SK海力士的产能会出现明显的提升。

除了现有的8英寸CMOS图像传感器生产线外，三星电子也在利用原来的DRAM生产线进行改造，扩大其12英寸CMOS图像传感器产能。2018年，三星电子已经将LINE 11生产线改造为CMOS图像传感器生产线，计划在2020年将LINE 13改为CMOS图像传感器生产线。

从今年下半年开始，CMOS图像传感器厂商霸主索尼将继续扩大其在日本的12英寸产能，市场份额竞争将加剧。索尼新建生产线，SK海力士和三星电子将其现有DRAM生产线改造成CMOS图像传感器产线。