索尼凭什么“独霸”CMOS图像传感器市场

Ringcao

市占率51.6%，已经甩开三星三倍多

索尼中国前董事长高桥洋曾说：“索尼的手机卖得不好，但索尼的CMOS图像传感器绝对是全球市占率最高的元件。”一方面是对手机市场进展缓慢的遗憾，一方面透露出对自家传感器争气的自豪感。

根据Omdia最新的市场研究报告显示，索尼继续主导着全球CMOS图像传感器（CIS）市场。数据显示，2022年第三季度索尼的CMOS图像传感器销售额为24.42亿美元，在CMOS图像传感器市场上的份额为51.6%，是排名第二的三星（15.6%）的三倍多。

2022年第三季度全球CMOS图像传感器市场规模为47.33亿美元，比同年第二季度增长13.6%。紧随三星之后的是豪威科技、安森美半导体和格科微电子，它们的份额占比分别是9.7%、7%和4%。其中，豪威科技和格科微均为中国企业，两家中企合计拿下了13.7%的市场份额。

去年第三季度CMOS图像传感器市场的另一个关注点是SK海力士的突飞猛进：SK海力士第三季度销售额为1.8亿美元，排名第六，其CMOS图像传感器销售额与上一季度相比增长了约20%。

再拉远一点时间，2021年三星的CMOS图像传感器市场份额为29%，而索尼则为46%。在2022年中，索尼似乎拉大了与亚军之间的差距，市场观察人士则认为这一趋势将不断延续下去。市场观察人士对此表示，索尼第三季度在CMOS图像传感器市场表现良好的原因是这家日本科技巨头已经获得小米12SUltra等设备的订单。

值得一提的是，索尼有望为苹果即将推出的iPhone15系列供应CMOS图像传感器，2023年索尼是唯一一家有望实现收入同比增长的主要CMOS图像传感器供应商。索尼增加其CMOS图像传感器市场份额的手段极其全面，除了通过与台积电的合作加强其生产系统，还在2023年CES上公布了其汽车业务，两部电动车毫无疑问采用自家的摄像头和CMOS图像传感器。

索尼CMOS图像传感器的高速起飞，离不开手机摄像头的“扶持”，无论是海外机还是国产机，索尼稳定和先进的图像传感器技术都起到了关键作用，我们来向你解读其中几个关键技术：

类比数位转换控制器

ColumnA/DConverter技术实际是在传感器的顶端或底端放置一行模数转换器，能同时读出传感器中一行像素的所有信号，并进行模数转换，可以大幅提高信号读出速度。这样的设计有两个好处。1.每一行的信号能并行读出，大大提高传感器信号读出速度，这是CMOS传感器进入高分辨率高帧率的基础，现在的传感器一般在顶端和底部各有一行ADC以加速读出（某些传感器甚至有多行ADC）。2.在图像传感器的底部放置一行ADC，减少了信号从像素读出电路到ADC的距离，从而减少噪声引入的机会。而根据索尼官网的原理图，在模拟域和数字域各加入了一个去噪模块，能提高图像信噪比（指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例，比例越大说明噪声越小）。

背照式CMOS传感器

这个大家很熟悉了，早年出现在索尼的卡片相机身上，当时为了缩小相机机身，采用了潜望式镜头，把摄像头做到了小型化，近几年自然毫不违和地装到了手机机身里面。它能大幅提高传感器的感光能力，使得在减少像素面积的同时，还能保持不错的感光能力。

既然有背照式结构的新像素结构，那么对应就有前照式的传统像素结构。下文示意图给出了这两种像素结构的区别，相对前照式，背照式结构将作为读出电路的金属层从硅基上面换到了硅基下面。這种结构的修改，可以避免金属层对入射光线的干扰，同时硅基深度减少后，更大入射角的光线也可以到达感光区域，从而提高像素的感光度。

根据索尼官网数据，背照式传感器的感光度可以达到传统前照式的2倍。然而，背照式传感器也有不好的地方，比如硅基放到金属层上后，厚度减少，能吸收的最大光子数减少。而且由于硅基在金属层的上层，增加了CMOS工艺的难度，在蚀刻好金属层后，还需要再铺一层硅基。这在增加技术难度的同时，增加了成本。其实，这些年前照式传感器的工艺也一直在改进，其感光度也得到了很大提升。在对器件大小限制不是很大的应用（比如单反）中，前照式传感器因其更简单的工艺及低成本，还有不少应用空间。

堆栈式CMOS传感器

在背照式传感器的基础上，把处理电路剥离出来，放到像素层的下面。这样可以减少传感器占的面积，提高空间利用率，在寸土寸金的手机内，这种空间利用率的提升是非常重要的。同时，使用堆栈的方式，可以引入DRAM做缓存，以支持超高帧率。此外，将处理电路分离出来，还能在电路区域使用和像素区域不同的工艺，提高sensor处理能力，减少功耗等。

凭借这三板斧的技术应用，索尼在实现CMOS传感器小型化的同时，在手机图像传感器市场中夺得了巨大市场份额。