四年17颗芯片，思特威实现CIS高端手机应用突围

2024-04-18 01:04

伴随着苹果iPhone的面世，以及安卓手机阵营的崛起，智能手机已发展成为当之无愧的第一大超级智能终端，同时也是带动半导体产业发展的主要动力源。根据Yole的统计数据显示，到2023年，移动和消费类半导体将徘徊在半导体总产量的60%左右，使该领域成为半导体行业的重要支柱。

近年来，智能手机影像能力迅速提升，手机摄像头从单摄走向双摄、三摄甚至四摄。逐步扩大的需求，使得CIS芯片成为了当下半导体领域增长可观的新热点。

中国作为最大的应用市场，吸引了全球众多CIS玩家投身其中，国产CIS厂商也不甘人后。

CIS，拼什么？

CIS，也就是CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体） Image Sensor的简称。作为最常见的光学传感器，CIS是摄像头模组的核心元器件，用于将获取到的亮度和色彩等信号转换为图像数字信号。

CIS中的关键组件（来源：IBM）

翻看CIS的发展历史，其工作原理是在20世纪60年代后半叶构思出来的，但直到20世纪90年代微加工技术足够先进后，CIS才最终实现商业化。在80年代末-90年代初，加州理工学院的Eric Fossum教授和团队率先提出了相关双采样技术（CDS），把噪声级别降低到和CCD相当，这为未来CMOS的发展奠定了基础；90年代中期，Eric Fossum教授成立Photobit公司，推动了CMOS技术开始商业化进程；后来，美光收购了Photobit，并打进iPhone前三代的主/前摄，冲到业内第一的位置。但在历经几年发展后，索尼一跃成为行业的领头羊。CMOS图像传感器时代到来后，索尼率先在2007年将配备独特列A/D转换电路的CMOS图像传感器商业化，实现了高速和低噪声。此后，索尼相继将背照式CMOS图像传感器、堆叠式CMOS图像传感器商业化，这些技术让索尼自2011年以来一直稳坐CIS龙头的位置。

CMOS、BSI CMOS和堆叠式CMOS传感器之间的架构差异（来源：Bob Al-Greene）

包括三星和国内CIS挑战者在内的众多厂商除了在商业上有的放矢以外，他们也围绕上述技术各出奇招，基于自身特点成为某个细分领域里面的领头羊公司，并最终奠定了当今的CIS全球竞争格局——索尼和三星拿下超60%的份额，包括中国厂商在内的其他厂商争夺剩下的份额。本土初创企业思特威也是在这波浪潮中崛起的国产CIS新贵之一。

七年深潜，打造技术底座

作为一家成立于2017年的企业，思特威是实打实的行业“新人”。但经过短短7年发展，思特威已在CIS领域有了不俗表现。公司虽年轻，但团队技术研发经验丰富。如思特威创始人、董事长兼总经理徐辰博士，其本科毕业于清华大学电子工程系，博士毕业于香港科技大学，拥有非常丰富的CIS开发经验。自2004年以来就一直从事CIS相关技术和产品的研发，尤其在小像素、全局快门像素等开发上获得突破性贡献。公司联合创始人兼首席技术官莫要武博士也深耕CMOS图像传感器领域二十多年，亲自主持设计的近百款CMOS图像传感器广泛用于手机、安防、电脑、车载、物联网、医疗、AR/VR和机器视觉应用，堪称公司技术领域的灵魂人物。

除了这几位联合创始人以外，思特威各个BU和技术部门都吸纳了不少CIS和芯片设计的高手，这也帮助公司在过去几年的发展中打造起了极具竞争力的技术底座和领先的产品矩阵。

例如，思特威独有的SFCPixel技术通过将SF（即Source Follower）放置到更接近PD（PhotoDiode）的位置，能让公司的产品在同等电子下获得更高的电压, 从而实现更高的灵敏度以及更出色的夜视成像效果。而基于思特威创新的SFCPixel专利技术架构升级的SFCPixel-2技术，更可以在小像素尺寸芯片领域实现内置双增益转换调节功能，兼顾日夜成像效果，极大程度上提升了图像传感器的动态范围，同时获得了更好的暗场噪声表现。

思特威还开发了领先的PixGain HDR技术，通过在同一帧曝光下的High Gain（高转换增益）及Low Gain（低转换增益）双影像结合，实现高品质HDR成像。

手机快速对焦方面，相较于将传感器上拍摄用的部分像素用作相位对焦的技术，思特威开发了AllPix ADAF技术，通过像素的纵向与横向组合，实现100%的全像素对焦，能够在黑暗场景下快速准确地进行对焦，同时还能优化对轮廓较模糊物体的对焦性能。

此外，思特威还打造了智能的超低功耗模式，在识别到需求显现时，先通过ALS（光电模式）识别环境变化，再触发ULP（超低功耗模式）启动，从而大幅降低传感器功耗。

在打磨技术的同时，思特威也同步推出了业界领先的产品。资料显示，思特威研发团队打造的第一颗CIS芯片SC1235在推出以后就成了当年安防领域的年度“断货王”，市占率高达60%；2018年，思特威推出了其第一代全局快门技术，成为全球首个用BSI技术打造全局快门图像传感器的厂家。此后，思特威成为了安防CIS领域的领头羊，据TSR最新数据报告显示，2022年思特威继续以33.3%的市占率蝉联安防CIS市场全球第一。

但显然，思特威的发展并没有满足和止步于此。于是我们看到，思特威开始在手机CIS市场崭露头角。

四年17颗芯片，

思特威在高端手机CIS领域成功突围

熟悉手机摄像头产业的读者应该清楚，这是一个由索尼和三星高度把持的市场，尤其是高端市场，这两家厂商的市占率极高。过去，几乎所有旗舰手机（包括国内品牌）都是选用这两家厂商的传感器产品，尤其是索尼，几乎垄断了所有的苹果CIS供应。这是因为其早早扎根CIS领域完成了领先的技术累积，并以先进技术能力和优秀产品质量抢占了空白市场先机。但是，过去几年的全球竞争态势，以及本土厂商的进步，让中国CIS在高端手机中成功突围。

2020年10月，思特威推出了全系列手机应用图像传感器产品—— Cellphone Sensor (CS) Series产品，包括SC200CS，SC500CS，SC800CS，SC1300CS/SC1301CS等型号，这标志着思特威正式涉足智能手机市场。

2022年3月，思特威推出了其首颗50MP旗舰级手机主摄CIS产品SC550XS，这意味着思特威迈入高端手机CIS市场。据该公司联合创始人兼首席技术官莫要武博士介绍，SC550XS采用了思特威多项针对高端图像传感器打造的核心专利技术，是公司面向旗舰级手机应用打造的高分辨率、高性能的里程碑式产品。具体而言，这是一款基于22nm HKMG Stack工艺制程打造的产品，搭载思特威SmartClarity-2成像技术，以及SFCPixel与PixGain HDR专利技术，拥有出色的成像性能。此外通过AllPix ADAF技术加持可实现100%全像素对焦，用于旗舰级智能手机主摄应用。

2022年11月，思特威又推出了采用先进堆栈式背照工艺（Stacked BSI）的0.7μm像素尺寸5200万CMOS图像传感器SC520XS。据介绍，该传感器搭载了思特威在小像素尺寸芯片领域创研的SFCPixel-SL技术，并凭借超低噪声外围读取电路以及色彩视效等优势技术，可进一步提升图像中高光与阴影细节，为高端智能手机主摄、前摄、超广角以及长焦摄像头带来高品质的夜视全彩影像。

进入2024年年初，思特威重磅推出了其首颗5000万像素1/1.28英寸图像传感器新品——SC580XS。思特威表示，该款芯片是继公司成功量产第一颗22nm HKMG Stack工艺的5000万像素1/1.56英寸产品SC550XS之后，在同一工艺平台打造的升级产品。

“作为1.22µm像素尺寸图像传感器，SC580XS搭载思特威新一代像素技术SFCPixel-2以及PixGain HDR、AllPix ADAF等多项技术和工艺，以高动态范围、低噪声、100%全像素对焦、超低功耗等性能优势，为旗舰级智能手机主摄带来出色的质感影像。”思特威方面强调。

今年2月，思特威又带来了50MP分辨率0.7μm像素尺寸手机图像传感器SC5000CS，作为0.702μm像素尺寸图像传感器，此款背照式（BSI）新品搭载思特威独特的SFCPixel-SL技术，集高动态范围、超低噪声、PDAF相位检测对焦、低功耗等优势，以优异的暗光成像表现，赋能主流智能手机主摄，助力移动影像技术和用户体验迈向新高度。

据统计，自2020年以来，思特威在智能手机领域已经推出了17颗CIS芯片，在这些技术性能领先产品的加持下，思特威在智能手机市场也打响了名堂。有行业人士告诉笔者，思特威的高端CIS芯片甚至已经打进了旗舰智能机的主摄。而根据2023年手机CMOS厂商TOP9出货量市场占比份额显示，思特威已成功跻身全球第五，市场占比份额为5.7%。

思特威的高端手机CIS突围，也让国产旗舰手机有了更多选择。

写在最后

其实除了安防和智能手机市场之外，思特威在汽车CIS市场也有不错的表现。据旭日大数据发布的全球车载前装CIS市场报告显示，2021年第一季度，思特威车载CIS出货量已位列国内第二、全球第五，成为了车载全球CIS市场的核心厂商之一。

到现在，思特威的产品已经全面覆盖了CMOS图像传感器主要的四大应用方向：智能手机、汽车电子、智能安防、机器视觉。

回看过去多年的发展，思特威之所以能够在多领域市场取得出色成绩，相信与团队本身的工作方式有着重要的关系。例如徐辰博士就因为对产品规格的严格把控声名远播。此外，在笔者看来，徐辰博士对市场策略的远见以及对技术创新的坚持也是思特威能走到今天的另一个关键要素。

“科技创新，不能凭空想象，而是在前人的基础上再做创新，所以我会非常关注一些现有的技术，再去寻求灵感。”徐辰博士在2022年接受媒体采访的时候说道。莫要武博士也曾在一次采访中表示：“精益求精获得的美感才能得到上天眷顾，在芯片设计中亦是如此。”

有这样的掌舵人带领，思特威的任何“突围”都水到渠成。