CMOS圖像傳感器市場競爭異常激烈 中國如何突圍?

時間:2017-11-28

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導語:在安防產(chǎn)業(yè)中,作為主要功能單元的監(jiān)控,存儲及網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的核心芯片(主控SoC,成像傳感器)技術(shù)尤為重要,但卻由于技術(shù)門檻高、對國外產(chǎn)品依賴性強而在不經(jīng)意之間被忽視。

隨著科技全球化的進一步推進,以及世界范圍內(nèi)暴力、恐襲事件的頻發(fā),全球安防市場近年來迎來了又一個春天。而中國安防產(chǎn)業(yè)經(jīng)過三十多年的發(fā)展,也已經(jīng)迅速崛起為世界安防產(chǎn)業(yè)中的一支重要力量。中國本土安防企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品,除了滿足規(guī)模不斷擴大的國內(nèi)安防市場的需求外,還遠銷到一帶一路沿線國家,歐美、中東、東南亞、非洲等100多個國家和地區(qū)。

在安防產(chǎn)業(yè)中,作為主要功能單元的監(jiān)控,存儲及網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備的核心芯片(主控SoC,成像傳感器)技術(shù)尤為重要,但卻由于技術(shù)門檻高、對國外產(chǎn)品依賴性強而在不經(jīng)意之間被忽視。

美國“棱鏡門”事件爆出之后,在本月,全球最大的SoC/CPU供應(yīng)商英特爾公司又被爆出主控CPU芯片的安全漏洞。英特爾公司公開承認,近年來所售的中高端CPU全部存在安全缺陷。原本為了便于解決系統(tǒng)癱瘓問題,英特爾在這些芯片中植入了AMT(主動管理技術(shù)),但這種技術(shù)的設(shè)計并不嚴謹,可以被黑客加以利用,可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程加載運行未經(jīng)授權(quán)的程序,造成系統(tǒng)崩潰、模擬系統(tǒng)安全核查等行為,進而達到竊取信息甚至劫持系統(tǒng)控制權(quán)的目的。

由此可見,核心芯片的安全問題是需要在設(shè)計環(huán)節(jié)就嚴加把控。而核心芯片的設(shè)計技術(shù)更是不應(yīng)該只掌握在發(fā)達國家手中,這與行業(yè)技術(shù)進步及國家戰(zhàn)略發(fā)展方向息息相關(guān)。

目前,中國的芯片技術(shù)是國家大力支持發(fā)展、市場前景十分廣闊的一個技術(shù)領(lǐng)域。就市場而言,中國是世界上最大的半導體消費國。據(jù)預(yù)測,到2025年,中國將占據(jù)50%的全球芯片需求量,但是當前,超過90%的芯片消費仍依賴進口。在2014年之前,中國政府就曾經(jīng)幾次試圖做大做強本土半導體產(chǎn)業(yè),但收效甚微。發(fā)展是硬道理,在技術(shù)決定實力的今天,國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)是國家戰(zhàn)略方向上大力支持的一環(huán)。國家發(fā)展綱要中要求,到2020年,中國半導體產(chǎn)業(yè)年增長率要不低于20%,政府在五到十年內(nèi)將在這一領(lǐng)域出資1700億美元,由此可見,中國半導體產(chǎn)業(yè)真正迎來了春天。

中國本土科技企業(yè)在大力發(fā)展芯片技術(shù),展訊通信在去年MWC上發(fā)布64位八核架構(gòu)的4G芯片SC9860,實現(xiàn)了公司在中高端智能手機市場上的突破。華為麒麟在3G芯片大戰(zhàn)中,扮演了“黑馬”的角色。除了主要配套網(wǎng)絡(luò)和視頻應(yīng)用的行業(yè)專用芯片之外,2009年開始,華為還在不斷研發(fā)和改進高性能手機芯片。除此之外,縱觀安防市場,國產(chǎn)高性能成像傳感器芯片的供應(yīng)仍處于空白狀態(tài),圖像傳感器等核心技術(shù)一直被SONY等外商把持,中國企業(yè)在核心技術(shù)方面并不占據(jù)優(yōu)勢。面對巨大的高性能成像傳感器芯片技術(shù)鴻溝,很多國內(nèi)企業(yè)開始收購國外的技術(shù)公司,并試圖以這種方式來快速填補技術(shù)和市場上的空白。但實際效果證明,這樣的模式并沒有大獲成功,收購的方式也終究是治標不治本。

面對市場環(huán)境對圖像傳感器性能的強烈需求,擁有一流圖像傳感器設(shè)計技術(shù)和雄厚人力資源的SmartSens作為“中國的SONY”橫空出世。SmartSens是由入選“國家千人計劃”的徐辰等多位曾在美國硅谷從事CMOS圖像傳感器芯片研發(fā)的海歸博士創(chuàng)立。歷經(jīng)7年的快速發(fā)展,逐漸成為國內(nèi)安防行業(yè)中高端成像傳感器芯片市場的中堅力量,奠定了業(yè)界領(lǐng)先、國際一流的地位。

眾所周知,早在市場主流是CCD圖像傳感器的時代,SONY就憑借卓越的技術(shù)雄霸圖像傳感器市場。多年的行業(yè)積累和對圖像領(lǐng)域的理解,讓SONY在圖像傳感器設(shè)計技術(shù)方面積累了足夠的經(jīng)驗。在CMOS圖像傳感器大面積應(yīng)用之前,憑借靈敏度、信噪比優(yōu)勢,SONY的CCD圖像傳感器就在監(jiān)控、交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,CCD圖像傳感器也有響應(yīng)速度慢、成本過高、應(yīng)用設(shè)計復(fù)雜等缺點。隨著成像市場對于大分辨率、高幀率、低成本圖像傳感器的需求變化及技術(shù)的發(fā)展,CMOS圖像傳感器憑借自身的優(yōu)勢(集成度高,性能優(yōu)異,用戶易用等)逐漸成為當今圖像傳感器市場的主流。在這個圖像傳感器技術(shù)的新時代,SONY依靠雄厚的技術(shù)實力,再次領(lǐng)跑CMOS圖像傳感器市場,在細分領(lǐng)域(如安防監(jiān)控),更是占據(jù)了80%以上的全球市場份額。

國產(chǎn)CMOS圖像傳感器想要追趕甚至超越SONY,必須在技術(shù)上尋求突破,在傳感器芯片設(shè)計技術(shù)上不斷創(chuàng)新。同時還需做到對行業(yè)及市場發(fā)展趨勢足夠了解,甚至還需要和用戶真正的產(chǎn)品設(shè)計意圖緊密結(jié)合,做到快速響應(yīng)和有效反應(yīng)。

正是看清了這一點,SmartSens在國產(chǎn)化高端CMOS圖像傳感器芯片領(lǐng)域不斷尋求技術(shù)突破,立志成為中國圖像傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè),成為中國的SONY。SmartSens抱著進軍高端市場的決心和開放容納的態(tài)度,在中國安防市場異軍突起,通過不斷進行技術(shù)升級,和產(chǎn)品的快速、準確落地,為高速變化的安防市場帶來了至關(guān)重要的新鮮血液,為半導體事業(yè)的發(fā)展貢獻了力量。

除了安防監(jiān)控領(lǐng)域,SmartSens也早早對現(xiàn)已成為科技發(fā)展大趨勢的人工智能(AI),智能感知和機器視覺領(lǐng)域進行了布局。

機器視覺/人工智能對于成像傳感器的需求與傳統(tǒng)的成像領(lǐng)域截然不同,這個新興行業(yè)需要讓機器、程序、算法理解圖像中出現(xiàn)的事物。因此,人工智能(AI)行業(yè)對圖像傳感器的性能有更高要求;為了能夠讓機器更加快速、精準地理解圖像中的“語義”,需要傳感器更真實地還原所拍攝圖像,例如高信噪比,低照度響應(yīng),高動態(tài)范圍和拍攝圖像無形變、殘影等要求。GlobalShutter圖像傳感器也因此而成為了人工智能(AI)行業(yè)的“剛需”。

相比較于一般的全局快門圖像傳感器技術(shù),SmartSens的GlobalShutter技術(shù)采用電壓域(Voltage-Domain)處理方法,突破性地在成像傳感器相元(Pixel)內(nèi)運用CDS技術(shù)將光電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號進行存儲。

這種處理方式能保證更低的圖像噪聲(抑制暗電流),提供更好的成像效果;同時提高傳感器快門效率(ShutterEfficiency),有效解決傳統(tǒng)GlobalShutterCIS前后幀拍攝的圖像數(shù)據(jù)殘留問題,為AI算法的運行精準度提供有效保證。

基于多年高性能圖像傳感器設(shè)計技術(shù)的積累和技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新突破,SmartSens獨有的GlobalShutter傳感器設(shè)計技術(shù)已經(jīng)達到了世界一流水平。這項技術(shù)通過與TSMC的戰(zhàn)略合作,世界首創(chuàng)性地將GlobalShutterCMOS圖像傳感器和背照式(BSI)pixel設(shè)計工藝融合在一起,極大地提升了CMOS圖像傳感器的感光靈敏度(QE)和Low-light(低光照)環(huán)境下的成像效果。

目前,SmartSens已經(jīng)將GlobalShutterCMOS圖像傳感器技術(shù)產(chǎn)品化為SmartGS系列CIS產(chǎn)品,貼合不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。工業(yè)自動化(FA)、智能交通(ITS)、物流讀碼、AR/VR及3D智能感知(DepthSensing/vSLAM)等領(lǐng)域的眾多知名企業(yè)已經(jīng)將SmartGS系列傳感器運用到核心產(chǎn)品當中。

值得一提的是,SmartGS系列的高端產(chǎn)品還可以提供1000fps幀率的數(shù)據(jù)讀出和更快的系統(tǒng)反應(yīng)速度,能夠連續(xù)、快速地捕捉超高速移動的物體。這些性能配合自動化機械手臂的應(yīng)用,可以更加有效地提高工業(yè)自動化(FA)行業(yè)的生產(chǎn)制造效率,為中國制造2025奠定堅實的基礎(chǔ)。據(jù)SmartSens高性能傳感器事業(yè)部總經(jīng)理姚汝暉女士介紹,SmartSens作為一家技術(shù)驅(qū)動型公司,依托其多年的CMOS圖像傳感器技術(shù)儲備,以及雄厚的研發(fā)團隊作為支撐,在滿足高信噪比、高清晰度的同時,運用創(chuàng)新的高動態(tài)范圍技術(shù),滿足高速運動場景的寬動態(tài)范圍成像需求。此外SmartSens采用低功耗架構(gòu)設(shè)計,有效降低產(chǎn)品功耗,使產(chǎn)品設(shè)計有了更多領(lǐng)域(如消費類)的適應(yīng)性。SmarSens的產(chǎn)品性能已經(jīng)逐漸接近甚至可以媲美SONY,而且SmartSens在新興領(lǐng)域發(fā)布的高端產(chǎn)品的成像質(zhì)量、性價比和系統(tǒng)功耗控制上更是有著前所未有的優(yōu)勢。在市場和行業(yè)快速發(fā)展的今天,成為“中國的SONY”甚至走向世界更大的市場,已不再是夢想。

在前兩次工業(yè)革命中,中國讓歐美在技術(shù)和工業(yè)上搶占了先機,而第三次科技革命的進行,正是又一次極其有利的機會。掌握最前沿的技術(shù),是中國公司超越歐美公司的唯一機會和方向,也是中國企業(yè)立足世界市場之本。

面對巨大的機遇和光明的前景,中國的CMOS圖像傳感器廠商還需要勇敢地迎接挑戰(zhàn),在正確的方向上堅定扎實地走下去。欣慰的是,現(xiàn)如今有像SmartSens等企業(yè)正成為CMOS圖像傳感器供應(yīng)商的代表,他們扎根在國內(nèi),有廣闊的成長空間,源源不斷地在為國內(nèi)半導體事業(yè)的發(fā)展貢獻力量和培養(yǎng)人才。正如紀錄片《輝煌中國》所展現(xiàn)的一樣,中國企業(yè)、中國的核心技術(shù)必將讓世界為之驚嘆。歷史會被超越,奇跡會被創(chuàng)造,我們期待中國企業(yè)在CMOS圖像傳感器芯片市場上書寫新的篇章,創(chuàng)造更加輝煌的未來。

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