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在新(xin)能源(yuan)汽車(che)(che)(che)已成汽車(che)(che)(che)行業(ye)的主(zhu)流之(zhi)(zhi)時，一些(xie)傳統車(che)(che)(che)企也紛(fen)紛(fen)轉(zhuan)型新(xin)能源(yuan)，而借助嵐圖汽車(che)(che)(che)布局(ju)新(xin)能源(yuan)的東風汽車(che)(che)(che)，便是其中之(zhi)(zhi)一。

作(zuo)為東風汽車的(de)分公(gong)司，嵐圖汽車科技有限(xian)公(gong)司（以下簡(jian)稱嵐圖汽車）為獨立運營的(de)高端智能電動汽車品牌(pai)，不從2020年(nian)8月，當時(shi)市(shi)場研究機構Omdia的(de)數據顯示，索尼(ni)和三(san)星(xing)之間(jian)的(de)CMOS圖像(xiang)傳感器的(de)全(quan)球市(shi)場份額差距已(yi)大(da)大(da)縮小(xiao)。

索尼的全球(qiu)市場份(fen)額(e)在2019年第(di)三季度高(gao)達(da)56.2%，后續卻一路走(zou)低，在2020年第(di)二季度下降至42.5%。但三星(xing)的市場份(fen)額(e)不降反升，從16.7%上升至21.7%，和索尼的份(fen)額(e)差距(ju)從39.5個百(bai)分點縮小至20.8個百(bai)分點。

同年(nian)另一個研(yan)究機構Yole的市(shi)場數據也顯示，索尼(ni)市(shi)場份額(e)縮小至40%，三星份額(e)擴大至22%，而(er)豪(hao)威也增長至11%，兩家合力從(cong)索尼(ni)身上割肉。

當(dang)時也有(you)(you)不少媒體發出(chu)了(le)感概，索(suo)尼(ni)作為市場龍頭的(de)風采不再，三星和豪威(wei)后來(lai)者(zhe)居上(shang)，有(you)(you)望瓜分索(suo)尼(ni)大部分市場份額，索(suo)尼(ni)半導(dao)體部門(men)危矣(yi)，日本半導(dao)體又一次(ci)被韓(han)系廠商擊落(luo)。

如(ru)今已經是(shi)2023下半年，三年時間過去，如(ru)今的圖像(xiang)傳感(gan)器(qi)市場又是(shi)怎樣一(yi)番景象呢？

根(gen)據(ju)Yole發布(bu)的最新(xin)數據(ju)，2023年CIS市場(chang)具(ju)體廠(chang)商排名(ming)中(zhong)，索(suo)尼(ni)繼續(xu)穩坐第一的位置，其(qi)市場(chang)份(fen)額回升至(zhi)42%；排名(ming)第二的是三(san)星(xing)，市場(chang)份(fen)額降至(zhi)19%；豪威集團（Omnivision）的市場(chang)份(fen)額則(ze)回落至(zhi)11%，接(jie)近疫情前的水平。

索尼收(shou)復了疫情(qing)前(qian)的(de)大(da)部分(fen)(fen)失地(di)，而三星和豪威辛(xin)辛(xin)苦苦好(hao)幾年，一朝回到疫情(qing)前(qian)，甚至還(huan)把(ba)一部分(fen)(fen)市場份額拱(gong)手讓給了其(qi)他廠商，這(zhe)是很多人未曾(ceng)設想的(de)情(qing)景(jing)。

索尼(ni)的CIS究(jiu)竟出現(xian)了什么(me)問題，讓三星豪威侵蝕了市場，又是憑借什么(me)能(neng)夠(gou)持續占據(ju)近半壁江(jiang)山而不動搖呢(ni)？

從CCD到CMOS

索(suo)尼(ni)和圖像傳感器的緣分(fen)始于七十年代，當時(shi)，美國貝爾(er)實(shi)驗室又(you)發(fa)(fa)明(ming)了(le)(le)CCD（電荷(he)耦合(he)元件），而在次年，索(suo)尼(ni)的一位工(gong)程師就對(dui)這項(xiang)技術產生了(le)(le)濃厚興趣，并(bing)開(kai)(kai)始了(le)(le)對(dui)CCD的研究。并(bing)成(cheng)功(gong)用64像素的CCD完成(cheng)了(le)(le)字(zi)母(mu)“S”的投(tou)影，此事最終得到了(le)(le)索(suo)尼(ni)高層(ceng)的重視，并(bing)正式(shi)立項(xiang)，CCD作(zuo)為(wei)“電子眼”的開(kai)(kai)發(fa)(fa)工(gong)作(zuo)自此開(kai)(kai)始。

索尼的(de)(de)CCD研發部門開始思(si)考(kao)：“能否(fou)研發出一(yi)種半導體(ti)，可以將從鏡頭(tou)射(she)入的(de)(de)光轉換為(wei)電氣信(xin)號，并用(yong)該信(xin)號制作出圖(tu)像。”“如果可以以較低(di)的(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)制作出CCD圖(tu)像傳感(gan)器，攝像機(ji)的(de)(de)價格也會相(xiang)應地降低(di)。如此一(yi)來，攝像機(ji)會普及至普通家庭，攝影、攝像會成(cheng)(cheng)為(wei)普通人的(de)(de)樂趣，成(cheng)(cheng)為(wei)人們(men)生活的(de)(de)一(yi)部分。”

在索(suo)尼開發(fa)CCD的過程中(zhong)，幾乎(hu)所(suo)有進行同樣項目(mu)的競爭對(dui)手(shou)，都因為技(ji)術難度太大選擇了退(tui)出，而(er)索(suo)尼則是在壓下了內部的質疑聲(sheng)后，用MCZ結晶方法克服了像素中(zhong)灰塵污染的問(wen)題，成功在厚(hou)木市工(gong)廠(chang)開始生產12萬(wan)像素CCD。

1979年(nian)，新(xin)型CCD以“ICX008”的(de)名(ming)義開始商業化（截至此時(shi)索尼(ni)在該(gai)項目總投資已達200億日元），1980年(nian)初，世界(jie)上第一臺CCD相機——XC-1正式誕生，這臺相機曾拍攝(she)了全日空巨型飛(fei)機的(de)起飛(fei)、著陸情況，并(bing)放映給機艙內(nei)乘客。

不過(guo)，此時由(you)于還未建立(li)無塵潔凈室，CCD易(yi)受到(dao)污染，從而導致產(chan)量(liang)極低，完成訂單二十六(liu)臺相機所需(xu)(xu)的(de)五十二個CCD芯片需(xu)(xu)要花費一年時間，單塊芯片的(de)售價(jia)也高達317000日元。

在(zai)排除萬(wan)難(nan)解決潔凈問題后，1983年索(suo)尼(ni)終于實(shi)現了(le)CCD的大(da)規模生產，并于1985年初推(tui)出(chu)了(le)首款搭載25萬(wan)像素CCD芯片的8毫米(mi)家用攝像機(ji)(ji)——CCD-V8。1989年，索(suo)尼(ni)發售8毫米(mi)攝像機(ji)(ji)一一“CCD-TR55”，并大(da)獲(huo)成功(gong)、風靡一時，該機(ji)(ji)型極其(qi)輕巧，重量(liang)僅為790克，是(shi)名副(fu)其(qi)實(shi)的“Handycam（掌中寶）”。此次成功(gong)成為了(le)索(suo)尼(ni)圖像傳感器(qi)業務獲(huo)得飛躍的契機(ji)(ji)。

1996年，索尼(ni)推(tui)出了(le)Cyber-shot系列的(de)DSC-F1，搭(da)載35萬(wan)像素CCD的(de)它成為了(le)索尼(ni)第(di)一款數碼(ma)相(xiang)機，同年索尼(ni)還宣布了(le)正式開(kai)發CMOS圖像傳感(gan)器（CMOSImageSensor，即CIS）。

2000年，索(suo)尼成功生產出了(le)自己(ji)的(de)(de)第一款CMOS圖像傳感器（IMX001），對于(yu)索(suo)尼來說，CMOS具有一些CCD所不(bu)具備的(de)(de)優勢，即低功耗、低成本、高(gao)速率，更廣(guang)的(de)(de)適用(yong)范圍(wei)讓它成為了(le)新時代(dai)的(de)(de)寵(chong)兒。

索尼此(ci)時面臨著(zhu)和當初(chu)英(ying)特爾一(yi)(yi)樣的(de)抉(jue)擇(ze)，保大還是(shi)(shi)保小的(de)難題又(you)一(yi)(yi)次擺在了大家面前(qian)(qian)，后者曾果斷放棄DRAM，全力押注(zhu)CPU，最(zui)終成為半(ban)導體(ti)霸主，而前(qian)(qian)者此(ci)時還在CCD市場(chang)中占據最(zui)大份額(e)，相機(ji)廠商還在不斷追加訂單，面對新技術和舊(jiu)技術打(da)架的(de)情況，索尼思慮了良久，最(zui)終還是(shi)(shi)選(xuan)擇(ze)了未來前(qian)(qian)景更廣闊(kuo)的(de)CMOS。

2004年，索尼決定停止投資增(zeng)加CCD的(de)(de)產(chan)量，將后續投資重點放在開發(fa)CMOS圖像傳感(gan)器上，而(er)在全面轉向(xiang)CMOS之后，索尼在該(gai)領域的(de)(de)技術更新幾乎達到了井噴式的(de)(de)地步：

2007年(nian)(nian)，索(suo)(suo)尼(ni)將配備獨特列A/D轉換電路的CMOS圖(tu)像(xiang)傳感(gan)器(qi)(qi)商(shang)業(ye)(ye)化(hua)，實現了(le)(le)高速和低噪聲；2009年(nian)(nian)，索(suo)(suo)尼(ni)將背照(zhao)式CMOS圖(tu)像(xiang)傳感(gan)器(qi)(qi)商(shang)業(ye)(ye)化(hua)，其靈(ling)敏(min)度(du)是傳統(tong)產品(pin)的兩(liang)倍(bei)，性能已經超(chao)越了(le)(le)人(ren)眼(yan)；2012年(nian)(nian)，索(suo)(suo)尼(ni)將堆(dui)疊(die)式CMOS圖(tu)像(xiang)傳感(gan)器(qi)(qi)商(shang)業(ye)(ye)化(hua)，通過像(xiang)素部分(fen)(fen)和信號處(chu)理(li)部分(fen)(fen)的堆(dui)疊(die)結構實現了(le)(le)高分(fen)(fen)辨率(lv)(lv)、多功能和小(xiao)型化(hua)，并于2015年(nian)(nian)在全球率(lv)(lv)先(xian)將其商(shang)業(ye)(ye)化(hua)……

雖(sui)然聽上去很輕巧，但索尼的(de)(de)CMOS之路(lu)走得(de)比CCD要坎坷得(de)多，原(yuan)因(yin)無他，固守CCD市場的(de)(de)日(ri)(ri)系廠商目光遠沒有后(hou)來(lai)那么(me)(me)長遠，和90年代的(de)(de)五大日(ri)(ri)本半(ban)導(dao)體(ti)廠一(yi)樣，既然在自(zi)己一(yi)畝三(san)分地能夠活得(de)滋(zi)潤，那為什么(me)(me)要冒(mao)著風(feng)險去嘗試自(zi)己所不熟悉的(de)(de)領(ling)域呢？

CMOS技術的天時還在美(mei)國，1990年代早(zao)期，位于美(mei)國加(jia)州Pasadena的JPL開始CMOS圖像傳感器(qi)的研究(jiu)，最(zui)終(zhong)1990年代中(zhong)期催生了Photobit公司(si)，并(bing)于2001年被美(mei)光(guang)半(ban)導體（MicronTechnology）收購。

在(zai)收購之前，Photobit的CMOS傳(chuan)感(gan)器已經搭載于(yu)(yu)羅技(ji)和(he)(he)英(ying)特爾生產的網絡攝像頭之中，由(you)于(yu)(yu)技(ji)術(shu)大部分源于(yu)(yu)美(mei)(mei)國，美(mei)(mei)光和(he)(he)豪威更容易獲取(qu)到技(ji)術(shu)授權，早期CMOS傳(chuan)感(gan)器市(shi)場也(ye)由(you)這部分美(mei)(mei)國制造商主導，在(zai)經歷(li)日本廠商的長期統治后，美(mei)(mei)光和(he)(he)豪威短(duan)暫地奪回了市(shi)場份額。

不過(guo)CMOS最終(zhong)還是(shi)需要一個廣(guang)闊(kuo)的應用市場(chang)，而美(mei)國(guo)此時已(yi)經沒(mei)有大規模的數碼相機廠(chang)商(shang)來和日系廠(chang)商(shang)競爭了，根據Yole的調查，2009年時CMOS市場(chang)排(pai)名(ming)前五的廠(chang)商(shang)，分(fen)別是(shi)Aptinaimaging（美(mei)光子公司）、索尼、三星、豪威和佳能，美(mei)日韓三分(fen)市場(chang)。

真正改(gai)變(bian)美日廠商之間(jian)對比，是消費市(shi)場的風(feng)向轉變(bian)，智(zhi)能(neng)(neng)手(shou)機(ji)的崛起，迅速(su)(su)擠壓著(zhu)數碼相(xiang)機(ji)的生存空間(jian)，數碼相(xiang)機(ji)從全球(qiu)年銷(xiao)量(liang)1億余(yu)臺快速(su)(su)滑落，而智(zhi)能(neng)(neng)手(shou)機(ji)卻(que)以一條陡(dou)然上(shang)升(sheng)的直線，迅速(su)(su)成為了所(suo)有傳(chuan)感器廠商眼中的香(xiang)餑餑。

而早期智能(neng)手機里，最受關注的(de)自然就是蘋果iPhone，得iPhone者得CMOS天下，而蘋果的(de)選擇(ze)呢？

初(chu)代iPhone和iPhone3G選擇的是(shi)(shi)(shi)美光(guang)旗下的Aptinaimaging，這一點倒也不難理解，作(zuo)為美國本土公司，又是(shi)(shi)(shi)CMOS市(shi)場的領導者，擁有著更(geng)為成熟的技術，成本相對也較低，成為合作(zuo)伙伴似乎就是(shi)(shi)(shi)水(shui)到渠成的事情。

但美光(guang)在(zai)2008年之后遇到(dao)了大難題，韓系廠商在(zai)內(nei)存上搞起了反周期(qi)投資，爾必達(da)走(zou)到(dao)了破產的(de)邊(bian)緣(yuan)，美光(guang)也(ye)(ye)沒(mei)(mei)好到(dao)哪里(li)去，最終不得已拆分Aptinaimaging，母(mu)公(gong)司都沒(mei)(mei)錢了，子公(gong)司當然也(ye)(ye)沒(mei)(mei)什么機會對技術(shu)進行更(geng)迭了。

蘋果的(de)第二任是(shi)(shi)豪威(wei)，iPhone3GS和iPhone4均(jun)搭載(zai)了豪威(wei)的(de)傳感器，同樣是(shi)(shi)美國的(de)CMOS廠商，選擇它的(de)理由簡單而又(you)粗暴(bao)，豪威(wei)的(de)傳感器支持(chi)自動對(dui)焦，而前兩代使用Aptina傳感器的(de)iPhone均(jun)為固(gu)定(ding)焦點，不支持(chi)自動對(dui)焦，都智能手機了，不支持(chi)自動對(dui)焦就像是(shi)(shi)瘸了一條腿，也沒辦法讓消費者滿意。

而(er)蘋果(guo)最(zui)后一任也(ye)是現任，就是索尼(ni)了(le)，從iPhone4s到最(zui)新的(de)(de)iPhone14ProMax，后置攝(she)像頭(tou)清一色的(de)(de)索尼(ni)，從上圖的(de)(de)我們也(ye)能(neng)看到，索尼(ni)在背照(zhao)式傳感器上的(de)(de)發展明顯(xian)比(bi)OV更快，前一代剛爬(pa)升至500萬像素(su)，后一代索尼(ni)已經能(neng)做(zuo)到800萬像素(su)，單個像素(su)尺寸做(zuo)到了(le)1.4微米，因(yin)而(er)得到了(le)蘋果(guo)的(de)(de)青(qing)睞。

上(shang)了(le)蘋果這(zhe)艘大船后，索(suo)尼(ni)的(de)(de)CMOS可謂(wei)是順風(feng)順水，隨著(zhu)iPhone在(zai)全(quan)球的(de)(de)熱銷，迅速帶起一股(gu)索(suo)尼(ni)CMOS圖像傳感器的(de)(de)風(feng)潮，從國內的(de)(de)華米OV，到海外的(de)(de)三星LG等(deng)廠商，紛紛用上(shang)了(le)索(suo)尼(ni)牌CMOS，而索(suo)尼(ni)也自此確(que)定(ding)了(le)業(ye)界的(de)(de)霸主(zhu)地位。

精益求精的CMOS

事(shi)實上，索尼能夠在(zai)CMOS發展里做到后來者(zhe)居上，天(tian)時(shi)地利(li)缺一不可。

天時指的是半導體周(zhou)期的變化，迫(po)使美光退(tui)出CMOS傳感器市場，而地(di)利呢，就是索尼在圖(tu)像(xiang)傳感器領域作(zuo)為IDM廠商的優勢，OV作(zuo)為Fabless廠商，依(yi)靠的是臺(tai)積電(dian)代工，難以(yi)快速迭(die)代技術，迅速在智能手機市場中掉隊。

而索(suo)尼產研一(yi)體，能夠迅速針對市場變化推出相對應(ying)的產品，如(ru)2012年索(suo)尼首(shou)創的堆棧式CMOS圖像傳感器：

圖(tu)像(xiang)傳感器主(zhu)要有(you)(you)兩部(bu)分(fen)構(gou)成(cheng)(cheng)，像(xiang)素(su)(su)部(bu)分(fen)是將光轉換為電(dian)氣信(xin)號的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，而線路部(bu)分(fen)則(ze)是處理這些信(xin)號的(de)(de)(de)部(bu)分(fen)，通(tong)過(guo)技(ji)術改良，索(suo)尼(ni)將兩部(bu)分(fen)安裝為同一(yi)基板上(shang)，使(shi)用有(you)(you)信(xin)號處理電(dian)路的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片替代了之前(qian)常見的(de)(de)(de)背照(zhao)式CMOS圖(tu)像(xiang)傳感器中的(de)(de)(de)支(zhi)持基板，在芯(xin)(xin)片上(shang)重(zhong)疊形(xing)成(cheng)(cheng)背照(zhao)式CMOS元件(jian)的(de)(de)(de)像(xiang)素(su)(su)部(bu)分(fen)，從(cong)而實現了在較小(xiao)的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片尺寸上(shang)形(xing)成(cheng)(cheng)大量(liang)像(xiang)素(su)(su)點(dian)的(de)(de)(de)工藝(yi)。

更關鍵是(shi)，由于像(xiang)素部(bu)分(fen)和電路(lu)部(bu)分(fen)是(shi)獨立(li)設計的，因此(ci)像(xiang)素部(bu)分(fen)可以針對高畫(hua)質(zhi)優化，電路(lu)部(bu)分(fen)可以針對高性能(neng)優化，在保證影像(xiang)畫(hua)質(zhi)的前提下，還能(neng)大(da)幅提升成像(xiang)速度，同時還縮減了傳(chuan)感器體積(ji)，天然契合于智能(neng)手機，在2012年(nian)FindX5首發(fa)之后，迅速在主流手機廠商中(zhong)得到普及，IMX加后綴的傳(chuan)感器成為(wei)了旗艦代名詞。

2017年，索(suo)尼又在原先雙層堆棧(zhan)的結構上，再增加一層DRAM芯片——用以提升CMOS數據處理速(su)度，從而推出了三層堆棧(zhan)式(shi)產品(pin)IMX400。

相較于(yu)雙層(ceng)堆(dui)棧，三層(ceng)堆(dui)棧最大的特點就是在像素(su)和電(dian)路層(ceng)中間，加(jia)入了DRAM層(ceng)，為了實現高速數據讀取，用(yong)于(yu)將(jiang)模擬(ni)視頻(pin)信號(hao)從像素(su)轉(zhuan)換為數字信號(hao)的電(dian)路從2層(ceng)結構(gou)(gou)倍(bei)增到4層(ceng)結構(gou)(gou)，以便(bian)提高處(chu)理能(neng)力，而使(shi)用(yong)DRAM來臨時(shi)存儲高速讀取的信號(hao)，使(shi)得能(neng)夠以標準規格(ge)中的最佳速度輸(shu)出數據。

根據索尼(ni)官方提供的(de)數據，配備了DRAM的(de)傳感器可實(shi)現(xian)快(kuai)速數據讀(du)取速度(du)，能夠(gou)捕獲(huo)高(gao)速運動中的(de)物體(ti)的(de)最小失(shi)真度(du)的(de)靜止圖像，還支持在全高(gao)清(qing)（1920x1080像素）模式下(xia)拍攝1000幀/秒（約(yue)比(bi)傳統產品快(kuai)8倍）的(de)視頻(pin)，實(shi)現(xian)超慢回放。

當年(nian)索(suo)尼的(de)XperiaXZPremium在搭載了IMX400的(de)情況(kuang)下，可(ke)以(yi)完成(cheng)960幀的(de)慢(man)動作視頻錄制，將以(yi)只有(you)專業(ye)設備(bei)才具備(bei)的(de)功能帶到了小巧的(de)手機之上(shang)，而且這項功能僅限于索(suo)尼CMOS，同時期(qi)的(de)三星豪(hao)威并沒(mei)有(you)對(dui)標的(de)產品(pin)。

2021年12月，索尼宣布成功(gong)開發出(chu)全球首創的CMOS圖像傳(chuan)感(gan)器技術，新技術能(neng)夠有(you)效解決陰暗差（例如背光環境）場景和光線不足（例如夜間環境）場景的各(ge)種問題。

之(zhi)前的堆棧式CMOS的光電二極管和像素晶體(ti)管分布于同(tong)(tong)一基片，而(er)索(suo)尼(ni)這項新技術則將兩(liang)者(zhe)分離在不同(tong)(tong)的基片層，從而(er)使得對這兩(liang)者(zhe)的獨(du)立優化成為了可能；進而(er)讓飽和信號(hao)量得到翻倍提升，并(bing)擴大了動態范圍(wei)。

此外，因為傳輸門以(yi)外的(de)像素晶體(ti)管，包括(kuo)復位晶體(ti)管、選擇晶體(ti)管和放大(da)晶體(ti)管，都處(chu)于無光(guang)電二(er)極管分(fen)布的(de)那一層，所(suo)以(yi)放大(da)二(er)極管的(de)尺寸可(ke)以(yi)增加，從而(er)大(da)幅改善了暗光(guang)環境下圖像容易(yi)產生噪點(dian)的(de)問(wen)題(ti)。

根據TechInsights的拆(chai)解，索尼Xperia1V上首發搭載的“雙層晶體管像(xiang)素堆(dui)疊式(shi)”IMX888，傳感器大小為11.37x7.69mmm，總像(xiang)素為4800萬，單(dan)個像(xiang)素間距為1.12μm，每一個像(xiang)素都采用左右光(guang)電二極管分列的結構，以實(shi)現(xian)PDAF對焦。

拆解(jie)顯示，IMX888有三層(ceng)(ceng)有源硅，圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)信號處(chu)理器（ISP）使用直接鍵(jian)合接口（DBI）堆(dui)疊到“第二層(ceng)(ceng)”CMOS圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)傳感器（CIS）上(shang)。圖(tu)1顯示了(le)陣列的(de)SEM截面(mian)圖(tu)。光(guang)(guang)線通過微(wei)透鏡和彩色濾光(guang)(guang)片從圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)底部進入。每(mei)個像(xiang)(xiang)(xiang)素由光(guang)(guang)柵(zha)（復合層(ceng)(ceng)）隔開，以提高量子效率。每(mei)個光(guang)(guang)電(dian)二極管(guan)之(zhi)間(jian)采用前(qian)端深槽隔離。該層(ceng)(ceng)還有一個平(ping)面(mian)傳輸柵(zha)，用于將光(guang)(guang)電(dian)電(dian)荷從二極管(guan)傳輸到浮動擴散(san)區。

第一層之上(shang)(shang)是“第二(er)層“硅，每個(ge)像素包含三個(ge)晶(jing)體管：復位、放大(da)器(qi)(qi)（源跟隨器(qi)(qi)）和選擇晶(jing)體管。這(zhe)些晶(jing)體管位于(yu)第二(er)層硅之上(shang)(shang)，通過“深接(jie)觸“實現與第一層的連接(jie)，并穿過第二(er)層，基(ji)本上(shang)(shang)形成了一個(ge)硅通孔(kong)（TSV）。最后，ISP位于(yu)第二(er)層的金(jin)屬化層上(shang)(shang)，采用(yong)混合（直接(jie)）鍵(jian)合方式連接(jie)。

這種結構(gou)的(de)關鍵在于一(yi)種工(gong)藝(yi)，它(ta)能承受產生熱氧化物(wu)和激活第二層注入所需(xu)的(de)熱循(xun)環。索(suo)尼公司詳(xiang)細介紹了這一(yi)工(gong)藝(yi)（IEDM2021，”CMOS圖像傳(chuan)感器的(de)三維順序工(gong)藝(yi)集成“）。

圖2顯示了(le)該工藝，第(di)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)光電二(er)(er)極管和透射柵(zha)極形成(cheng)(cheng)后，對第(di)二(er)(er)層(ceng)(ceng)(ceng)進(jin)行晶圓鍵合(he)和減(jian)薄。只(zhi)有這樣(yang)才能形成(cheng)(cheng)第(di)二(er)(er)層(ceng)(ceng)(ceng)柵(zha)極氧化物并激活注入。最后，形成(cheng)(cheng)深度接觸，蝕刻穿過第(di)二(er)(er)層(ceng)(ceng)(ceng)，接觸到器件(jian)的第(di)一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)。

圖3更詳細(xi)地顯示了第一層(ceng)(ceng)和(he)第二層(ceng)(ceng)之(zhi)間的(de)(de)界面。透(tou)射柵(zha)極(ji)（圖中的(de)(de)TG）與第二層(ceng)(ceng)的(de)(de)第一金屬(shu)層(ceng)(ceng)相連。稍(shao)長的(de)(de)深觸(chu)點位于(yu)(yu)樣品表(biao)面以下(xia)，在圖像(xiang)中部分可見。它們(men)連接第一層(ceng)(ceng)和(he)第二層(ceng)(ceng)之(zhi)間的(de)(de)浮動擴散節點。次(ci)局(ju)部連接（低于(yu)(yu)樣品表(biao)面）用(yong)于(yu)(yu)將第一層(ceng)(ceng)上方的(de)(de)四(si)個光電二極(ji)管與復位場(chang)效應(ying)晶體管的(de)(de)源極(ji)和(he)AMP（源極(ji)跟隨器）場(chang)效應(ying)晶體管的(de)(de)柵(zha)極(ji)互(hu)連。

圖4詳細討論了次局(ju)部(bu)(bu)連接。這(zhe)是底層第(di)一(yi)層的(de)平面SEM圖像。黃色方框勾勒(le)出像素輪廓，PDL和PDR分(fen)別(bie)代表左右(you)兩個(ge)光電二極管。每個(ge)像素覆蓋一(yi)個(ge)微型透鏡(jing)。它表示次局(ju)部(bu)(bu)連接，用于(yu)連接兩個(ge)像素的(de)浮動擴散和四個(ge)像素的(de)接地。

TechInsights表示，索(suo)尼(ni)采(cai)用(yong)雙層結(jie)構有多方面(mian)(mian)的(de)(de)優勢，首先，即使像素間(jian)距(ju)縮小，也(ye)能保(bao)持光電(dian)二極管(guan)(guan)的(de)(de)全部(bu)阱容量(liang)，而(er)后，亞局部(bu)接觸的(de)(de)使用(yong)減(jian)少了浮動擴散的(de)(de)電(dian)容，提高了像素的(de)(de)轉換增(zeng)(zeng)益，最(zui)后由于第二層的(de)(de)可用(yong)面(mian)(mian)積(ji)增(zeng)(zeng)加，AMP（源極跟隨器）晶體管(guan)(guan)的(de)(de)面(mian)(mian)積(ji)也(ye)隨之增(zeng)(zeng)加，從而(er)降低了器件通道(dao)中產生的(de)(de)噪聲(sheng)（閃爍(shuo)和電(dian)報）。

索尼VS三星VS豪威

對(dui)于索尼來(lai)說，“雙層晶體(ti)管像素堆疊式”可謂是既三層堆棧式之后又一(yi)大技術上(shang)的利(li)器(qi)，也(ye)有消息稱今年的iPhone15有望(wang)搭載采用(yong)這一(yi)技術的CMOS，如果最終(zhong)得以(yi)成行，那么索尼傳感(gan)器(qi)部門有望(wang)迎來(lai)新一(yi)輪的高(gao)速增長(chang)。

不(bu)過，索(suo)尼(ni)的(de)(de)最(zui)大的(de)(de)問(wen)題依舊(jiu)出在(zai)自身，產研一體(ti)的(de)(de)模式固然讓索(suo)尼(ni)在(zai)CMOS早期的(de)(de)市(shi)場中占(zhan)得先機，以最(zui)強勢的(de)(de)姿態奪走了美光和豪(hao)威的(de)(de)市(shi)場份額，甚(shen)至同室操戈(ge)，壓制住了日本本土(tu)的(de)(de)其他的(de)(de)傳感器廠商。

但當(dang)產業落后于研(yan)究時，曾經(jing)的(de)優勢一下(xia)子就變(bian)成了絆腳(jiao)石，早在2019年，三星電子就推出了0.7μm級像(xiang)素(su)工藝產品，基于0.7μm級像(xiang)素(su)工藝加工而成的(de)1.08億像(xiang)素(su)傳(chuan)感器，與使用0.8μm級像(xiang)素(su)工藝的(de)傳(chuan)感器相比，最(zui)(zui)多可以減(jian)少15%的(de)體積，攝(she)像(xiang)頭(tou)模組的(de)高(gao)度最(zui)(zui)多可以減(jian)少10%，從而在一定(ding)程度上解決攝(she)像(xiang)頭(tou)凸起的(de)問題。

而索(suo)尼呢，2018年(nian)發(fa)布行業首(shou)(shou)個(ge)0.8μm像(xiang)(xiang)素(su)圖像(xiang)(xiang)傳感器(qi)（IMX586），四年(nian)后才終于推(tui)出了(le)自(zi)家首(shou)(shou)個(ge)0.7μm像(xiang)(xiang)素(su)圖像(xiang)(xiang)傳感器(qi)方案IMX758（搭載在vivoX90Pro+上），三(san)年(nian)多的(de)空白，等于把億(yi)級(ji)像(xiang)(xiang)素(su)的(de)市場拱手讓(rang)給了(le)三(san)星(xing)，且目前三(san)星(xing)的(de)ISOCELLHP1已經(jing)做到(dao)0.64μm像(xiang)(xiang)素(su)，HP3達到(dao)了(le)0.56μm像(xiang)(xiang)素(su)，以(yi)往索(suo)尼能夠自(zi)傲的(de)高(gao)像(xiang)(xiang)素(su)，反倒成為了(le)它落后的(de)標志。

當然，不止三(san)星(xing)，豪威在(zai)去年就發布(bu)了(le)0.56μm的(de)(de)2億(yi)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)傳感(gan)器(qi)OVB0A，當索尼的(de)(de)1億(yi)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)姍(shan)(shan)姍(shan)(shan)來遲(chi)之際，對(dui)上的(de)(de)卻是隔壁兩家開始普及(ji)的(de)(de)2億(yi)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)。

而背后(hou)(hou)的(de)原因非常(chang)簡單(dan)，一(yi)塊CMOS通常(chang)分成模擬(ni)層(ceng)、數字(zi)層(ceng)以及DRAM層(ceng)，模擬(ni)層(ceng)一(yi)般(ban)由(you)索尼自己生產(chan)，而數字(zi)層(ceng)以及DRAM層(ceng)則會找如臺(tai)積電等代工(gong)廠生產(chan)，這種模式在(zai)智能手(shou)機發展的(de)初期并沒有太多(duo)問(wen)題，因為彼時大部分手(shou)機傳感(gan)器都停留在(zai)2000萬(wan)像素(su)之(zhi)下(xia)，但當索尼推出IMX586之(zhi)后(hou)(hou)，高像素(su)加多(duo)像素(su)合一(yi)的(de)模式瞬間就熱門賽道，三星和豪威加入到這場新的(de)戰爭之(zhi)中。

這(zhe)時候索(suo)(suo)尼就發(fa)現問題了(le)，自(zi)家的(de)晶圓(yuan)代工廠依舊停留在65nm工藝，也就是(shi)說模(mo)擬層只(zhi)能(neng)用65nm工藝，而隔壁三星有自(zi)家半導體部門主(zhu)力，豪威(wei)背靠臺積電這(zhe)顆大樹，這(zhe)兩家輕松用上了(le)28nm制程的(de)模(mo)擬層，而索(suo)(suo)尼則是(shi)看著自(zi)家不成器的(de)代工廠，陷入(ru)了(le)只(zhi)能(neng)干(gan)瞪眼的(de)尷尬境(jing)地。

另外，由于模擬層是自(zi)(zi)(zi)產自(zi)(zi)(zi)銷，因(yin)而自(zi)(zi)(zi)家代工(gong)廠(chang)的(de)產能也是一個問題，隔壁(bi)三星(xing)和豪威(wei)背后有一堆代工(gong)廠(chang)可(ke)以依靠，而索尼自(zi)(zi)(zi)己(ji)的(de)代工(gong)廠(chang)在早期小尺(chi)寸CMOS大行其道(dao)時還算夠用，在高像素(su)大底流行起來(lai)后，產能徹底跟不(bu)上了，而額外產線也不(bu)是說加就能加的(de)，在新(xin)的(de)工(gong)廠(chang)竣(jun)工(gong)前，同(tong)樣只能干瞪眼。

可以說，索尼(ni)的(de)CMOS崛起之路，頗有(you)些日本工匠精神在里頭，不斷推陳出(chu)新的(de)技術，讓(rang)它受(shou)到了手機廠商(shang)的(de)青睞，不論(lun)是堆(dui)棧式，還是0.8μm的(de)高像素，都引一時潮流(liu)，讓(rang)三星豪威競相追趕。

但(dan)索尼CMOS的(de)(de)至暗時刻，同(tong)樣沿襲了(le)日(ri)本半導體，高超(chao)的(de)(de)技術無法彌(mi)補(bu)制程工藝(yi)上的(de)(de)差距，早期的(de)(de)順風順水讓它(ta)失去了(le)長遠目光(guang)，既沒有與臺積電進一(yi)步(bu)合作，也沒有升級自己的(de)(de)工藝(yi)，最終這部分債(zhai)，花(hua)了(le)三四年時間都沒有完全還(huan)清。

知名(ming)果(guo)(guo)鏈分析(xi)師郭明錤近日(ri)爆(bao)料稱，蘋果(guo)(guo)iPhone15標(biao)準版(ban)的高(gao)端CIS將升級到48MP并大量采用新設計，因良率(lv)低故索尼不(bu)得不(bu)將分配給蘋果(guo)(guo)手機的CIS產能提(ti)升100–120%以滿足需(xu)求，導(dao)致安卓高(gao)端CIS供應大幅下降。

而這又一次(ci)給了(le)其(qi)(qi)他廠商機會(hui)，郭明錤表示，豪威的高(gao)端(duan)(duan)CIS（64MP+）訂單將自2023年(nian)下半年(nian)開始顯(xian)著增(zeng)(zeng)長，其(qi)(qi)高(gao)端(duan)(duan)CIS市占率，預計(ji)將自2023年(nian)的3–5%，分別增(zeng)(zeng)長至2024年(nian)與2025年(nian)的10–15%與20–25%，有利(li)長期目標與利(li)潤增(zeng)(zeng)長。

如此看來(lai)，恐(kong)怕只有熊本的(de)工廠(chang)正式開工，索尼(ni)傳感器才能(neng)真正坐上高枕無憂的(de)日子吧。