全球CIS营收将恢复强劲的高增长势头
cmos图像传感器（cis）经历了2019年的火爆之后，2020年的增长明显受到了抑制，主要原因自然是疫情，但进入2020年后半段，以及2021开年以来，全球cis市场快速升温，呈现出2019年的发展势头，甚至有过之。
本周，ic insights发布统计和预测报告，数据显示，2021年，全球cis营收将恢复强劲的高增长势头，涨幅达到19％，至228亿美元，这将是自2010年以来全球销售额连续第十次创历史新高。
2020年第二季度，疫情肆虐全球，以cis龙头索尼为代表的相关厂商业务出现下滑，这主要是由全球智能手机出货量下降导致的。但下半年出现反转，到2020年底，索尼cis的销售额微幅增长0.3％。自从2006年以来，2020年是索尼cis增长最糟糕的一年。
随着全球经济的复苏，ic insights认为，到2021年，cis市场的复合年增长率（cagr）将达到12.0％，到2025年，其市场规模将达到336亿美元，预计总出货量将以14.9％的复合年增长率增长。汽车将成为未来五年cis增长最快的应用领域，到2025年，车用cis的复合年增长率将达到33.8％，至51亿美元。
辉煌的2019
手机摄像头数量的增加，使得cis在2019年出现了爆发式的增长，短时间内，产能难以跟上应用需求，使得cis成为2019年最为炙手可热的芯片品类。与此同时，汽车和安防市场发展迅速，这两个应用领域对于cis的需求量也非常可观。
作为全球cis的霸主，在火爆的行情下，索尼自家的产能已经应接不暇，于是，该公司决定将旗下高端cis交由台积电代工，这是索尼首度外放高端芯片订单。为了这笔大单，台积电专门订购了设备，并做好相关生产验证作业。
索尼放出的cis订单，是在台积电南科14a厂导入40nm制程生产，初期月产能2万片，并于2021年第1季度量产，后续很可能会扩大产能，索尼更高端的cis芯片有望导入台积电的28nm制程。
除了交由台积电代工之外，索尼也在日本国内积极扩产，该公司计划在3年内投资7000亿日元，用于扩建新厂房。
三星是全球第二大cis厂商，2018年12月，该公司设备解决方案部门通过重组，在系统lsi部门下建立了一个“传感器业务团队”，负责lsi事业部内的cis产品规划和销售，工艺研发由设备解决方案部门的代工部门完成。
近几年，三星一直在cis技术上寻求突破，并于2018年6月推出了isocell plus技术。在推出新技术的同时，三星也在提升cis生产能力，2017年，三星就开始扩充12英寸cis产能，并于2017年开始改造12英寸dram产线fab 11，用于生产cis，2018年底完成改造；同时对fab 13进行改造，fab 11和fab 13的原有产能为每月7万片。
三星原本拥有1条cis芯片专用产线，名称为s4-line，当时，该公司产能约为4.5万片/月，随着fab 11和fab 13线转为cis专用线，三星的产能将扩充到12万片/月。
转折
进入2020年以后，突如其来的疫情对全球半导体业造成很大冲击，cis自然也不例外。进入3月，情况愈加恶化，在这样的背景下，索尼发表声明，称关闭了部分工厂和办公室，主要在欧洲和美国。索尼还关闭了其在马来西亚（吉隆坡和槟城）的两座工厂，以及南威尔士的工厂。
对此，索尼公司表示：cis的生产没有受到实质影响，包括对原材料采购的影响。然而，索尼该业务的主要客户是智能手机制造商，他们主要依靠中国的供应链，尽管当时销售逐渐恢复到了正常水平，但智能手机市场的放缓依然影响了该业务的营收。
在全球疫情难以控制的情况下，即便是最为火爆的cis市场，也出现了难以预料的隐忧。而实际情况就像前文ic insights统计的那样，2020年，全球cis市场增长率大幅下降。
反弹伴随着分化
进入2021年以后，全球第二大cis厂商三星将其cis的价格提升了40%，而其他cis供应商的价格也提升了20%左右（这里主要涉及的是应用在中低端手机的500万和800万像素cis）。显然，cis市场反弹明显。
与此同时，cis市场也出现了分化的情况，那就是在中高端市场。据日经新闻报道，2021年1-3月，用于智能手机的1300万像素cmos图像传感器批发价格为每个1.55美元左右、较前一季度（2020年10-12月）下滑3%，连续第3季度呈现下滑态势。
在全球范围内，中高端cis市场主要掌握在索尼手中，无论是其自家工厂生产的产品，还是交由台积电代工的，都是以中高端cis为主。
据悉，在2020年10-12月，索尼的cis产量为11.7万片（以12吋硅晶圆换算），高于原先预估的11万片，预估2021年1-3月的产量将增至12.7万片。该公司自家工厂产能全开。
2月初，索尼在其法说会上表示，因为该公司大客户华为受到美国制裁，索尼在2020年9月停止了供货cis给华为，不过之后已于2020年11月下旬重启部分产品的出货。但这一制裁事件对索尼的中高端cis出货产生了较大影响，加上该公司在过去一年多时间里扩充了产能，此消彼长，在2020年末到2021年初的这段时间里，全球中高端cis出货开始出现供应量上涨，但市场需求量较之前出现萎缩的现象。这就导致了前文所说的中高端cis连续第3季度呈现下滑的态势。
据悉，在2020年第四季度，索尼的cis销售额同比下滑了13%，该公司将2021年度（2020年4月-2021年3月）的cis销售额目标定为8700亿日元（上年度为9302亿日元）。可见，索尼的营收同比在下降，之所以如此，除了中高端产品销售下降之外，最大的竞争对手三星对其市场份额的蚕食愈加猛烈。
在强劲发展势头和全球缺货的大背景下，三星一直在扩产，进一步扩充cis产能成为三星争夺这一市场的最直接方法，按照计划，该公司将在2021年把一座dram厂房转换成cis产线，从而实现增产20%的目标。三星原计划2021年新增内存产能4万片晶圆/月，现在决定将产能投资减少到3万片晶圆/月，这部分产能将转向cis芯片。
技术革新
cis产能上量的同时，各大厂商在技术创新方面也在与时俱进，特别是像索尼、三星和安森美这样的头部厂商，必须依靠扩充产能和技术创新两条腿走路，才能在市场竞争中立于不败之地。
ai在手机中的应用越来越多，大都是与ap（应用处理器）整合在一起的协处理器。而面对安防和工业应用，索尼将cis和ai处理单元整合在了一起，创新力十足。
索尼的这款芯片就是imx500（未封装版本）和imx501（采用lga封装），它们不仅包括支持4k分辨率视频的1230万像素cmos，还包括可以进行机器学习工作的专用ai处理器。
从芯片结构上来看，imx500的像素芯片堆叠在逻辑芯片的顶部，而逻辑芯片不仅执行常规的图像传感器操作，还具有用于图像信号处理的isp和专用于ai信号处理的dsp，并且还有专门供ai模型使用的内存。这种配置消除了对高性能处理器和外部存储器的需求。
to b应用的cis设备多数都要与数据中心或云联网，而终端的数据量与日俱增，这就带来了一个问题，即数据和指令在终端和云之间的频繁传输，会带来延迟和信息的安全性问题，而且随着应用的逐步落地和数据量的暴增，这种问题愈加突出。
而为了应对这一挑战，一些传统网络处理器、网络存储和通信芯片提供商，会提供用于边缘侧计算的协处理器，这样就可以缩短数据通信距离和延时，不过，由于是分立的，这些问题并没有彻底解决。而索尼的方案在摄像头内集成了ai协处理功能，意图彻底解决与云的通信和延时问题。
该方案处理信息的过程是：像素芯片获取的信号通过传感器上的ai处理，传感器输出元数据（属于图像数据的语义信息）而不是图像信息，从而减少了数据量并解决了隐私问题。
在构造和工艺方面，索尼采用了堆叠式cmos图像传感器技术，并使用cu-cu连接和prophesee的metavision event技术来实现小像素尺寸和出色的低光性能。
当堆叠背照式cmos图像传感器（上部芯片）和逻辑电路（下部芯片）时，cu-cu连接技术通过连接的cu（铜）焊盘提供电连续性。与硅通孔（tsv）布线相比，该方法通过在像素区域周围穿透电极来实现连接，与tsv相比，该方法在设计上具有更大的自由度，提高了生产率，允许更紧凑的尺寸并提高了性能。
在这种堆叠配置下，上下两个单独芯片的每个像素都通过cu-cu进行电连接；另外，该传感器采用了40nm逻辑工艺。
将ai融入cis的想法不止索尼一家有，市场上主要的几家cis厂商，如三星、豪威、安森美、sk海力士和意法半导体等，也有正在这方面进行研发的。
以安森美为例，该公司在全球cis市场排在前五，但就汽车应用来说，安森美处于领头羊位置。
安森美开发了一个和ai有关的深度感知应用，具体来说就是门禁闸口的人脸识别与防伪。该用例中，用相机同时提供彩色图像和深度图像，2d相片识别后出来效果没有深度数据，是平面的。所以，该方案通过cnn（卷积神经网络）深度学习提高了感知的可靠性。
不过，总体来看，安森美的图像感知+ai方案还处于开发和尝试阶段，应用普及还需要一段时间。
而其它几家也有进行cis+ai应用研究的，不过现阶段的公开信息较少。
结语
全球cis市场在2019年高涨，在2020年出现了短期的低迷，进入2021年，该市场又恢复了往日的生机，无论是需求、产能，还是技术创新，都备受关注。cis的未来更加值得期待。
可编程控制器的功能有哪些
区块链技术的特性将有利于解决医疗数据处理流程中碰到的很多难点
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简单组合时序电路设计
全球CIS营收将恢复强劲的高增长势头
八类屏蔽模块得到普及了吗
“热饼”取暖器原理,NE555取暖器电路图
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机器人行业投融资现状分析
一文解读智能医疗公司普遍所面临的困境
实现低于高于75W应用的绿色适配器解决方案
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2020年第二季度，疫情肆虐全球，以cis龙头索尼为代表的相关厂商业务出现下滑，这主要是由全球智能手机出货量下降导致的。但下半年出现反转，到2020年底，索尼cis的销售额微幅增长0.3％。自从2006年以来，2020年是索尼cis增长最糟糕的一年。
随着全球经济的复苏，ic insights认为，到2021年，cis市场的复合年增长率（cagr）将达到12.0％，到2025年，其市场规模将达到336亿美元，预计总出货量将以14.9％的复合年增长率增长。汽车将成为未来五年cis增长最快的应用领域，到2025年，车用cis的复合年增长率将达到33.8％，至51亿美元。
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手机摄像头数量的增加，使得cis在2019年出现了爆发式的增长，短时间内，产能难以跟上应用需求，使得cis成为2019年最为炙手可热的芯片品类。与此同时，汽车和安防市场发展迅速，这两个应用领域对于cis的需求量也非常可观。
作为全球cis的霸主，在火爆的行情下，索尼自家的产能已经应接不暇，于是，该公司决定将旗下高端cis交由台积电代工，这是索尼首度外放高端芯片订单。为了这笔大单，台积电专门订购了设备，并做好相关生产验证作业。
索尼放出的cis订单，是在台积电南科14a厂导入40nm制程生产，初期月产能2万片，并于2021年第1季度量产，后续很可能会扩大产能，索尼更高端的cis芯片有望导入台积电的28nm制程。
除了交由台积电代工之外，索尼也在日本国内积极扩产，该公司计划在3年内投资7000亿日元，用于扩建新厂房。
三星是全球第二大cis厂商，2018年12月，该公司设备解决方案部门通过重组，在系统lsi部门下建立了一个“传感器业务团队”，负责lsi事业部内的cis产品规划和销售，工艺研发由设备解决方案部门的代工部门完成。
近几年，三星一直在cis技术上寻求突破，并于2018年6月推出了isocell plus技术。在推出新技术的同时，三星也在提升cis生产能力，2017年，三星就开始扩充12英寸cis产能，并于2017年开始改造12英寸dram产线fab 11，用于生产cis，2018年底完成改造；同时对fab 13进行改造，fab 11和fab 13的原有产能为每月7万片。
三星原本拥有1条cis芯片专用产线，名称为s4-line，当时，该公司产能约为4.5万片/月，随着fab 11和fab 13线转为cis专用线，三星的产能将扩充到12万片/月。
转折
进入2020年以后，突如其来的疫情对全球半导体业造成很大冲击，cis自然也不例外。进入3月，情况愈加恶化，在这样的背景下，索尼发表声明，称关闭了部分工厂和办公室，主要在欧洲和美国。索尼还关闭了其在马来西亚（吉隆坡和槟城）的两座工厂，以及南威尔士的工厂。
对此，索尼公司表示：cis的生产没有受到实质影响，包括对原材料采购的影响。然而，索尼该业务的主要客户是智能手机制造商，他们主要依靠中国的供应链，尽管当时销售逐渐恢复到了正常水平，但智能手机市场的放缓依然影响了该业务的营收。
在全球疫情难以控制的情况下，即便是最为火爆的cis市场，也出现了难以预料的隐忧。而实际情况就像前文ic insights统计的那样，2020年，全球cis市场增长率大幅下降。
反弹伴随着分化
进入2021年以后，全球第二大cis厂商三星将其cis的价格提升了40%，而其他cis供应商的价格也提升了20%左右（这里主要涉及的是应用在中低端手机的500万和800万像素cis）。显然，cis市场反弹明显。
与此同时，cis市场也出现了分化的情况，那就是在中高端市场。据日经新闻报道，2021年1-3月，用于智能手机的1300万像素cmos图像传感器批发价格为每个1.55美元左右、较前一季度（2020年10-12月）下滑3%，连续第3季度呈现下滑态势。
在全球范围内，中高端cis市场主要掌握在索尼手中，无论是其自家工厂生产的产品，还是交由台积电代工的，都是以中高端cis为主。
据悉，在2020年10-12月，索尼的cis产量为11.7万片（以12吋硅晶圆换算），高于原先预估的11万片，预估2021年1-3月的产量将增至12.7万片。该公司自家工厂产能全开。
2月初，索尼在其法说会上表示，因为该公司大客户华为受到美国制裁，索尼在2020年9月停止了供货cis给华为，不过之后已于2020年11月下旬重启部分产品的出货。但这一制裁事件对索尼的中高端cis出货产生了较大影响，加上该公司在过去一年多时间里扩充了产能，此消彼长，在2020年末到2021年初的这段时间里，全球中高端cis出货开始出现供应量上涨，但市场需求量较之前出现萎缩的现象。这就导致了前文所说的中高端cis连续第3季度呈现下滑的态势。
据悉，在2020年第四季度，索尼的cis销售额同比下滑了13%，该公司将2021年度（2020年4月-2021年3月）的cis销售额目标定为8700亿日元（上年度为9302亿日元）。可见，索尼的营收同比在下降，之所以如此，除了中高端产品销售下降之外，最大的竞争对手三星对其市场份额的蚕食愈加猛烈。
在强劲发展势头和全球缺货的大背景下，三星一直在扩产，进一步扩充cis产能成为三星争夺这一市场的最直接方法，按照计划，该公司将在2021年把一座dram厂房转换成cis产线，从而实现增产20%的目标。三星原计划2021年新增内存产能4万片晶圆/月，现在决定将产能投资减少到3万片晶圆/月，这部分产能将转向cis芯片。
技术革新
cis产能上量的同时，各大厂商在技术创新方面也在与时俱进，特别是像索尼、三星和安森美这样的头部厂商，必须依靠扩充产能和技术创新两条腿走路，才能在市场竞争中立于不败之地。
ai在手机中的应用越来越多，大都是与ap（应用处理器）整合在一起的协处理器。而面对安防和工业应用，索尼将cis和ai处理单元整合在了一起，创新力十足。
索尼的这款芯片就是imx500（未封装版本）和imx501（采用lga封装），它们不仅包括支持4k分辨率视频的1230万像素cmos，还包括可以进行机器学习工作的专用ai处理器。
从芯片结构上来看，imx500的像素芯片堆叠在逻辑芯片的顶部，而逻辑芯片不仅执行常规的图像传感器操作，还具有用于图像信号处理的isp和专用于ai信号处理的dsp，并且还有专门供ai模型使用的内存。这种配置消除了对高性能处理器和外部存储器的需求。
to b应用的cis设备多数都要与数据中心或云联网，而终端的数据量与日俱增，这就带来了一个问题，即数据和指令在终端和云之间的频繁传输，会带来延迟和信息的安全性问题，而且随着应用的逐步落地和数据量的暴增，这种问题愈加突出。
而为了应对这一挑战，一些传统网络处理器、网络存储和通信芯片提供商，会提供用于边缘侧计算的协处理器，这样就可以缩短数据通信距离和延时，不过，由于是分立的，这些问题并没有彻底解决。而索尼的方案在摄像头内集成了ai协处理功能，意图彻底解决与云的通信和延时问题。
该方案处理信息的过程是：像素芯片获取的信号通过传感器上的ai处理，传感器输出元数据（属于图像数据的语义信息）而不是图像信息，从而减少了数据量并解决了隐私问题。
在构造和工艺方面，索尼采用了堆叠式cmos图像传感器技术，并使用cu-cu连接和prophesee的metavision event技术来实现小像素尺寸和出色的低光性能。
当堆叠背照式cmos图像传感器（上部芯片）和逻辑电路（下部芯片）时，cu-cu连接技术通过连接的cu（铜）焊盘提供电连续性。与硅通孔（tsv）布线相比，该方法通过在像素区域周围穿透电极来实现连接，与tsv相比，该方法在设计上具有更大的自由度，提高了生产率，允许更紧凑的尺寸并提高了性能。
在这种堆叠配置下，上下两个单独芯片的每个像素都通过cu-cu进行电连接；另外，该传感器采用了40nm逻辑工艺。
将ai融入cis的想法不止索尼一家有，市场上主要的几家cis厂商，如三星、豪威、安森美、sk海力士和意法半导体等，也有正在这方面进行研发的。
以安森美为例，该公司在全球cis市场排在前五，但就汽车应用来说，安森美处于领头羊位置。
安森美开发了一个和ai有关的深度感知应用，具体来说就是门禁闸口的人脸识别与防伪。该用例中，用相机同时提供彩色图像和深度图像，2d相片识别后出来效果没有深度数据，是平面的。所以，该方案通过cnn（卷积神经网络）深度学习提高了感知的可靠性。
不过，总体来看，安森美的图像感知+ai方案还处于开发和尝试阶段，应用普及还需要一段时间。
而其它几家也有进行cis+ai应用研究的，不过现阶段的公开信息较少。
结语
全球cis市场在2019年高涨，在2020年出现了短期的低迷，进入2021年，该市场又恢复了往日的生机，无论是需求、产能，还是技术创新，都备受关注。cis的未来更加值得期待。
可编程控制器的功能有哪些
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iPhone8什么时候上市：iphone8无边框设计+OLED曲面屏，任是果粉梦寐以求的他
IIS接口的FPGA实现
简单组合时序电路设计
全球CIS营收将恢复强劲的高增长势头
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