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在新(xin)(xin)能(neng)源汽(qi)車(che)(che)已成(cheng)汽(qi)車(che)(che)行業的(de)主流之(zhi)(zhi)時，一些傳統車(che)(che)企也紛(fen)紛(fen)轉型新(xin)(xin)能(neng)源，而(er)借助嵐圖汽(qi)車(che)(che)布局新(xin)(xin)能(neng)源的(de)東(dong)風汽(qi)車(che)(che)，便(bian)是其中之(zhi)(zhi)一。

作為東(dong)風(feng)汽車的(de)(de)分公(gong)司，嵐圖汽車科技有限公(gong)司（以下簡稱嵐圖汽車）為獨立運營的(de)(de)高端(duan)智(zhi)能電動(dong)汽車品牌，不(bu)從2020年8月，當時市場研究機構(gou)Omdia的(de)(de)數據顯示，索尼和(he)三星(xing)之(zhi)間的(de)(de)CMOS圖像傳感器的(de)(de)全(quan)球市場份額差距已(yi)大大縮小。

索(suo)尼的全球市場份額(e)在2019年(nian)第三季度高(gao)達56.2%，后續卻一路走低(di)，在2020年(nian)第二(er)季度下降(jiang)至(zhi)42.5%。但(dan)三星的市場份額(e)不(bu)降(jiang)反升(sheng)，從16.7%上升(sheng)至(zhi)21.7%，和索(suo)尼的份額(e)差距從39.5個百(bai)分點縮小至(zhi)20.8個百(bai)分點。

同年另一個(ge)研(yan)究機(ji)構Yole的市場數據也顯示，索(suo)尼(ni)市場份額(e)縮(suo)小至(zhi)40%，三星份額(e)擴大至(zhi)22%，而豪威也增長至(zhi)11%，兩(liang)家合力(li)從索(suo)尼(ni)身上割肉。

當時也(ye)有不(bu)少媒(mei)體(ti)(ti)發出(chu)了感概，索尼作為市場(chang)龍頭的風采不(bu)再，三星(xing)和豪威后來者居上(shang)，有望瓜分索尼大部分市場(chang)份額，索尼半(ban)導體(ti)(ti)部門(men)危矣，日本(ben)半(ban)導體(ti)(ti)又一次被韓系(xi)廠商擊落。

如今(jin)已經是2023下半年，三年時(shi)間過去，如今(jin)的圖(tu)像傳感器市(shi)場又(you)是怎(zen)樣一番景象呢？

根據Yole發(fa)布的(de)(de)最新(xin)數據，2023年(nian)CIS市場(chang)具體廠商(shang)排名(ming)中，索(suo)尼(ni)繼續穩坐第一的(de)(de)位置(zhi)，其市場(chang)份額回(hui)升至42%；排名(ming)第二(er)的(de)(de)是三(san)星，市場(chang)份額降至19%；豪威集團（Omnivision）的(de)(de)市場(chang)份額則回(hui)落至11%，接近疫情前的(de)(de)水平。

索(suo)尼收復(fu)了(le)疫情前(qian)的(de)大部分(fen)失地，而三星和豪威(wei)辛辛苦苦好(hao)幾年，一(yi)朝回到疫情前(qian)，甚至(zhi)還把一(yi)部分(fen)市場(chang)份(fen)額拱(gong)手(shou)讓給了(le)其他廠商，這(zhe)是(shi)很多人(ren)未曾設想的(de)情景。

索(suo)尼的CIS究(jiu)竟(jing)出現了什么問題，讓三星豪威(wei)侵蝕了市(shi)場，又是憑借(jie)什么能夠(gou)持續占據近半壁(bi)江(jiang)山而不(bu)動搖呢？

從CCD到CMOS

索(suo)尼(ni)(ni)和圖像(xiang)傳感器(qi)的(de)緣分(fen)始于七(qi)十(shi)年(nian)代(dai)，當時，美國(guo)貝爾實驗室又發明了(le)CCD（電(dian)荷(he)耦(ou)合(he)元件(jian)），而在次年(nian)，索(suo)尼(ni)(ni)的(de)一位工程師就(jiu)對這項(xiang)技術產生了(le)濃厚興趣，并開始了(le)對CCD的(de)研究。并成功用64像(xiang)素的(de)CCD完成了(le)字(zi)母“S”的(de)投影，此事最終得到了(le)索(suo)尼(ni)(ni)高(gao)層的(de)重視，并正式立(li)項(xiang)，CCD作(zuo)為(wei)“電(dian)子眼”的(de)開發工作(zuo)自(zi)此開始。

索尼的(de)CCD研發(fa)(fa)部門(men)開始思考：“能否(fou)研發(fa)(fa)出(chu)一種半導(dao)體，可以將(jiang)從鏡(jing)頭射入的(de)光轉換為電氣信號，并(bing)用該信號制作(zuo)出(chu)圖像(xiang)。”“如果可以以較(jiao)低(di)的(de)成(cheng)本制作(zuo)出(chu)CCD圖像(xiang)傳感(gan)器，攝(she)像(xiang)機的(de)價格也會相應地降低(di)。如此(ci)一來，攝(she)像(xiang)機會普(pu)及至普(pu)通家庭(ting)，攝(she)影、攝(she)像(xiang)會成(cheng)為普(pu)通人的(de)樂(le)趣，成(cheng)為人們生活(huo)的(de)一部分。”

在索尼開發CCD的(de)(de)過程中，幾乎所(suo)有進行(xing)同(tong)樣項(xiang)目的(de)(de)競爭對手，都因為(wei)技(ji)術(shu)難(nan)度(du)太(tai)大選(xuan)擇了退出，而(er)索尼則是在壓下了內部(bu)的(de)(de)質疑聲后，用(yong)MCZ結(jie)晶方法克(ke)服了像(xiang)素中灰塵污染的(de)(de)問題，成(cheng)功在厚木市工廠開始生產12萬像(xiang)素CCD。

1979年，新型(xing)(xing)CCD以(yi)“ICX008”的名(ming)義開始商業(ye)化（截(jie)至此時索尼(ni)在該項目總投資已達200億(yi)日(ri)元），1980年初(chu)，世界上第一臺CCD相(xiang)機——XC-1正式誕(dan)生(sheng)，這(zhe)臺相(xiang)機曾拍攝(she)了全日(ri)空巨型(xing)(xing)飛機的起(qi)飛、著陸情(qing)況，并放映(ying)給機艙內乘客。

不過，此時由于還未建(jian)立無塵潔凈室(shi)，CCD易受到污染，從而導致產量極低，完(wan)成(cheng)訂單(dan)二十六臺相機所(suo)需的五(wu)十二個(ge)CCD芯片需要花費(fei)一年時間，單(dan)塊(kuai)芯片的售價也高達(da)317000日元。

在排(pai)除萬(wan)難解決潔凈問題后，1983年索(suo)尼(ni)(ni)終于(yu)實(shi)現了(le)(le)(le)CCD的大規模生產，并于(yu)1985年初推出了(le)(le)(le)首款搭載25萬(wan)像素CCD芯(xin)片的8毫(hao)(hao)米(mi)家用攝像機——CCD-V8。1989年，索(suo)尼(ni)(ni)發售8毫(hao)(hao)米(mi)攝像機一(yi)一(yi)“CCD-TR55”，并大獲成(cheng)功(gong)、風靡一(yi)時，該機型極其輕巧，重量僅(jin)為790克，是名副(fu)其實(shi)的“Handycam（掌(zhang)中寶(bao)）”。此(ci)次成(cheng)功(gong)成(cheng)為了(le)(le)(le)索(suo)尼(ni)(ni)圖像傳感器(qi)業(ye)務獲得飛(fei)躍(yue)的契機。

1996年，索(suo)尼推出了(le)Cyber-shot系列的DSC-F1，搭載(zai)35萬像(xiang)素CCD的它(ta)成為了(le)索(suo)尼第一款數碼(ma)相機，同年索(suo)尼還宣(xuan)布了(le)正式(shi)開發CMOS圖(tu)像(xiang)傳感器（CMOSImageSensor，即(ji)CIS）。

2000年(nian)，索(suo)尼(ni)(ni)成(cheng)功(gong)生(sheng)產出了自己(ji)的(de)(de)第一款CMOS圖像傳感器(qi)（IMX001），對(dui)于(yu)索(suo)尼(ni)(ni)來說，CMOS具(ju)有一些CCD所不具(ju)備的(de)(de)優勢，即低功(gong)耗、低成(cheng)本、高(gao)速率，更(geng)廣的(de)(de)適用(yong)范圍讓它成(cheng)為了新時(shi)代的(de)(de)寵兒。

索(suo)尼(ni)此(ci)時(shi)面(mian)臨著和當初英(ying)特爾(er)一樣的抉(jue)擇，保大(da)還是保小的難題(ti)又一次擺在(zai)了大(da)家面(mian)前(qian)，后者曾果斷放棄DRAM，全(quan)力(li)押注CPU，最終(zhong)成為半導(dao)體(ti)霸主(zhu)，而前(qian)者此(ci)時(shi)還在(zai)CCD市(shi)場(chang)中占(zhan)據最大(da)份額，相機廠商還在(zai)不斷追加訂單，面(mian)對新技術和舊(jiu)技術打架的情(qing)況(kuang)，索(suo)尼(ni)思慮了良久，最終(zhong)還是選擇了未來(lai)前(qian)景更廣闊的CMOS。

2004年(nian)，索尼(ni)決定(ding)停(ting)止投資增加CCD的(de)產量，將后續(xu)投資重點放在開發CMOS圖(tu)像傳感器上(shang)，而在全面轉向CMOS之(zhi)后，索尼(ni)在該領(ling)域的(de)技術更(geng)新幾乎達到了井噴式的(de)地(di)步：

2007年(nian)，索(suo)尼(ni)將(jiang)配(pei)備獨特列A/D轉換電路(lu)的CMOS圖像傳(chuan)感器(qi)商業(ye)化(hua)，實現了(le)高速和低噪(zao)聲(sheng)；2009年(nian)，索(suo)尼(ni)將(jiang)背照式(shi)CMOS圖像傳(chuan)感器(qi)商業(ye)化(hua)，其(qi)靈敏度(du)是傳(chuan)統產品的兩倍(bei)，性(xing)能已經超越了(le)人眼；2012年(nian)，索(suo)尼(ni)將(jiang)堆疊式(shi)CMOS圖像傳(chuan)感器(qi)商業(ye)化(hua)，通過像素部分(fen)和信號(hao)處理部分(fen)的堆疊結(jie)構實現了(le)高分(fen)辨率(lv)、多功(gong)能和小型化(hua)，并于2015年(nian)在全球率(lv)先將(jiang)其(qi)商業(ye)化(hua)……

雖然聽上去很(hen)輕巧，但(dan)索(suo)尼的CMOS之路走得(de)比CCD要坎坷得(de)多，原因無他(ta)，固(gu)守CCD市場的日系廠商(shang)目光遠(yuan)沒有后(hou)來(lai)那么長遠(yuan)，和90年(nian)代的五大日本(ben)半(ban)導體廠一樣，既(ji)然在自己一畝三分(fen)地能夠活得(de)滋潤，那為(wei)什么要冒(mao)著風險(xian)去嘗試自己所(suo)不(bu)熟悉(xi)的領域呢？

CMOS技術的天時還在美(mei)國(guo)，1990年代(dai)(dai)早期(qi)(qi)，位于美(mei)國(guo)加州Pasadena的JPL開始CMOS圖像傳感(gan)器的研(yan)究，最終1990年代(dai)(dai)中期(qi)(qi)催(cui)生了Photobit公司，并(bing)于2001年被美(mei)光半導(dao)體（MicronTechnology）收購。

在收(shou)購之前，Photobit的CMOS傳感器(qi)已經搭載(zai)于(yu)羅技(ji)(ji)和(he)英特爾生產的網絡(luo)攝像頭之中，由(you)于(yu)技(ji)(ji)術(shu)大部(bu)分(fen)源于(yu)美國，美光和(he)豪(hao)威更(geng)容(rong)易(yi)獲取到技(ji)(ji)術(shu)授權，早期CMOS傳感器(qi)市(shi)場也(ye)由(you)這部(bu)分(fen)美國制(zhi)造商(shang)主導，在經歷日本廠商(shang)的長期統治后，美光和(he)豪(hao)威短暫地奪回了市(shi)場份額。

不過CMOS最終(zhong)還(huan)是需(xu)要(yao)一個(ge)廣闊的(de)(de)應用市(shi)場，而美國(guo)此時(shi)已(yi)經(jing)沒有大規模的(de)(de)數(shu)碼(ma)相機廠(chang)商來和(he)日系廠(chang)商競(jing)爭了，根(gen)據(ju)Yole的(de)(de)調查，2009年時(shi)CMOS市(shi)場排名前五的(de)(de)廠(chang)商，分別是Aptinaimaging（美光子(zi)公司）、索尼、三星、豪(hao)威和(he)佳能(neng)，美日韓三分市(shi)場。

真正改變美(mei)日(ri)廠商之間對比，是消費市場的(de)(de)風向轉變，智能手機(ji)的(de)(de)崛(jue)起，迅(xun)速擠壓(ya)著數碼相機(ji)的(de)(de)生存空間，數碼相機(ji)從全球年銷量1億余(yu)臺快速滑落，而智能手機(ji)卻(que)以一條陡然上升的(de)(de)直線，迅(xun)速成為了所有傳感器廠商眼中(zhong)的(de)(de)香(xiang)餑(bo)餑(bo)。

而早期智能手(shou)機里，最受關注的自(zi)然(ran)就(jiu)是蘋果iPhone，得iPhone者(zhe)得CMOS天下，而蘋果的選擇(ze)呢(ni)？

初(chu)代iPhone和iPhone3G選擇(ze)的(de)(de)(de)是美光旗下的(de)(de)(de)Aptinaimaging，這一點倒也不難理解，作為美國本(ben)土公(gong)司，又是CMOS市(shi)場的(de)(de)(de)領(ling)導者，擁有著更為成熟的(de)(de)(de)技術，成本(ben)相對也較低，成為合作伙伴似乎就是水到渠成的(de)(de)(de)事(shi)情。

但美光在2008年之(zhi)后遇到(dao)了(le)大難題，韓系(xi)廠(chang)商在內存上(shang)搞起了(le)反周(zhou)期投資，爾必達走到(dao)了(le)破產的邊(bian)緣(yuan)，美光也沒好到(dao)哪(na)里去，最(zui)終不(bu)得已(yi)拆分Aptinaimaging，母公司都沒錢了(le)，子公司當然(ran)也沒什么機(ji)會對技術進(jin)行更迭(die)了(le)。

蘋果(guo)的第二任是(shi)豪(hao)威，iPhone3GS和(he)iPhone4均搭(da)載了豪(hao)威的傳(chuan)感器，同(tong)樣(yang)是(shi)美國的CMOS廠商(shang)，選擇它(ta)的理由簡單而又粗暴，豪(hao)威的傳(chuan)感器支持自(zi)(zi)動對(dui)焦，而前兩代使用Aptina傳(chuan)感器的iPhone均為固定焦點，不支持自(zi)(zi)動對(dui)焦，都(dou)智能手機了，不支持自(zi)(zi)動對(dui)焦就像是(shi)瘸了一條腿，也沒辦法讓消費者滿(man)意。

而(er)蘋(pin)果最后一(yi)任也(ye)是(shi)現(xian)任，就是(shi)索尼(ni)了，從iPhone4s到最新的iPhone14ProMax，后置攝像頭清一(yi)色(se)的索尼(ni)，從上圖(tu)的我(wo)們(men)也(ye)能看(kan)到，索尼(ni)在背照式傳感(gan)器上的發展明顯比OV更快，前一(yi)代剛爬升(sheng)至500萬像素，后一(yi)代索尼(ni)已經能做(zuo)到800萬像素，單個像素尺寸(cun)做(zuo)到了1.4微米，因而(er)得到了蘋(pin)果的青(qing)睞。

上了蘋果這艘大(da)船(chuan)后，索尼(ni)的CMOS可謂是順(shun)風順(shun)水，隨著iPhone在(zai)全球的熱銷，迅速(su)帶(dai)起(qi)一股索尼(ni)CMOS圖像傳感(gan)器的風潮，從國(guo)內的華米OV，到海(hai)外的三星LG等廠商，紛(fen)紛(fen)用(yong)上了索尼(ni)牌CMOS，而索尼(ni)也(ye)自(zi)此(ci)確定了業界的霸(ba)主地位。

精益求精的CMOS

事實上(shang)(shang)，索尼(ni)能夠在CMOS發(fa)展里做到后來者居上(shang)(shang)，天時地利缺一不可。

天時指的是半導體(ti)周期(qi)的變化，迫(po)使美光退出CMOS傳感(gan)器(qi)市場，而(er)地利呢，就(jiu)是索尼在(zai)圖像傳感(gan)器(qi)領域作為(wei)IDM廠(chang)商(shang)的優勢，OV作為(wei)Fabless廠(chang)商(shang)，依靠(kao)的是臺積電代(dai)工，難以快(kuai)速(su)(su)迭代(dai)技術，迅速(su)(su)在(zai)智能手機(ji)市場中掉隊。

而索尼產(chan)(chan)研一體，能夠迅(xun)速(su)針(zhen)對市場變化推出相(xiang)對應的產(chan)(chan)品，如2012年索尼首創的堆棧式(shi)CMOS圖像傳(chuan)感器：

圖(tu)像傳感器(qi)主要(yao)有兩(liang)部(bu)分構成，像素部(bu)分是將光轉換為電氣(qi)信(xin)(xin)號的(de)部(bu)分，而線路部(bu)分則是處理這些信(xin)(xin)號的(de)部(bu)分，通過技術改良，索尼將兩(liang)部(bu)分安裝為同一(yi)基板上，使(shi)用(yong)有信(xin)(xin)號處理電路的(de)芯片(pian)替代(dai)了之前常見的(de)背照式CMOS圖(tu)像傳感器(qi)中的(de)支持(chi)基板，在(zai)芯片(pian)上重(zhong)疊形(xing)(xing)成背照式CMOS元(yuan)件的(de)像素部(bu)分，從而實(shi)現(xian)了在(zai)較小的(de)芯片(pian)尺(chi)寸上形(xing)(xing)成大量像素點的(de)工藝。

更關鍵是，由于像素部(bu)分和電路(lu)部(bu)分是獨立(li)設計的(de)，因此像素部(bu)分可以針對高(gao)畫質(zhi)優化，電路(lu)部(bu)分可以針對高(gao)性能(neng)優化，在(zai)保證影(ying)像畫質(zhi)的(de)前提(ti)下，還能(neng)大幅提(ti)升成像速度，同時(shi)還縮減了(le)傳感器體(ti)積，天然(ran)契合于智能(neng)手機，在(zai)2012年(nian)FindX5首(shou)發之(zhi)后，迅(xun)速在(zai)主流(liu)手機廠商(shang)中得到普及，IMX加后綴的(de)傳感器成為了(le)旗艦代名詞(ci)。

2017年(nian)，索尼(ni)又在原先雙(shuang)層堆(dui)棧(zhan)(zhan)的結構上，再增加一層DRAM芯片——用以提升CMOS數據處(chu)理(li)速度(du)，從(cong)而推出了三層堆(dui)棧(zhan)(zhan)式產品IMX400。

相較(jiao)于雙層(ceng)(ceng)堆棧(zhan)，三層(ceng)(ceng)堆棧(zhan)最大的(de)(de)特點就是在像(xiang)素(su)和電路層(ceng)(ceng)中間，加入了(le)DRAM層(ceng)(ceng)，為(wei)了(le)實現高(gao)速數(shu)據(ju)讀(du)取(qu)，用于將模擬視頻信(xin)(xin)號從像(xiang)素(su)轉換為(wei)數(shu)字(zi)信(xin)(xin)號的(de)(de)電路從2層(ceng)(ceng)結(jie)構倍增到4層(ceng)(ceng)結(jie)構，以便提高(gao)處理能(neng)力，而使用DRAM來臨時存儲高(gao)速讀(du)取(qu)的(de)(de)信(xin)(xin)號，使得能(neng)夠以標準規格中的(de)(de)最佳速度(du)輸出數(shu)據(ju)。

根據索尼官方(fang)提供(gong)的(de)數(shu)據，配備了(le)DRAM的(de)傳感器可實現快(kuai)速數(shu)據讀(du)取速度(du)，能夠捕獲高速運動中的(de)物體的(de)最(zui)小失真度(du)的(de)靜(jing)止圖像，還支(zhi)持在全高清（1920x1080像素(su)）模式(shi)下拍(pai)攝1000幀(zhen)/秒（約比(bi)傳統產(chan)品快(kuai)8倍）的(de)視頻，實現超慢回(hui)放。

當年索尼(ni)的(de)XperiaXZPremium在(zai)搭載(zai)了IMX400的(de)情況(kuang)下，可以完成960幀的(de)慢動作視頻錄制，將以只(zhi)有專業(ye)設備才具(ju)備的(de)功能帶到了小巧(qiao)的(de)手機(ji)之(zhi)上，而且這項功能僅限于索尼(ni)CMOS，同時(shi)期的(de)三(san)星豪威(wei)并沒有對標的(de)產品(pin)。

2021年12月，索(suo)尼宣布成(cheng)功開(kai)發出全球首創(chuang)的CMOS圖(tu)像傳感器(qi)技(ji)術，新技(ji)術能夠有效(xiao)解(jie)決陰暗差（例(li)如背光環境(jing)）場景(jing)和光線(xian)不足(zu)（例(li)如夜(ye)間環境(jing)）場景(jing)的各種問題。

之(zhi)前的堆棧(zhan)式CMOS的光(guang)電二(er)極管和像素(su)晶體管分布于同(tong)一基片，而索尼這(zhe)項新技術則將兩者分離(li)在不(bu)同(tong)的基片層，從而使得對(dui)這(zhe)兩者的獨立優(you)化成(cheng)為(wei)了可能；進而讓飽和信(xin)號量得到(dao)翻(fan)倍提升，并擴大了動態范圍(wei)。

此(ci)外，因為傳輸門以外的(de)像素(su)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)管，包括復位晶(jing)體(ti)(ti)(ti)管、選擇晶(jing)體(ti)(ti)(ti)管和(he)放大晶(jing)體(ti)(ti)(ti)管，都處于無光(guang)電(dian)二(er)極管分布的(de)那(nei)一層，所以放大二(er)極管的(de)尺寸可以增加，從而大幅(fu)改(gai)善了暗(an)光(guang)環境(jing)下圖像容易產生噪點的(de)問題(ti)。

根(gen)據TechInsights的(de)(de)拆(chai)解(jie)，索尼Xperia1V上首(shou)發(fa)搭載的(de)(de)“雙層晶體管(guan)像素(su)堆疊(die)式”IMX888，傳感器大(da)小為(wei)11.37x7.69mmm，總(zong)像素(su)為(wei)4800萬，單個像素(su)間距為(wei)1.12μm，每一個像素(su)都采用(yong)左右光(guang)電(dian)二極管(guan)分(fen)列(lie)的(de)(de)結(jie)構，以實(shi)現PDAF對(dui)焦(jiao)。

拆解顯示(shi)，IMX888有三(san)層(ceng)有源(yuan)硅，圖(tu)像(xiang)信號(hao)處理器(qi)（ISP）使用直接鍵合接口（DBI）堆疊到“第二層(ceng)”CMOS圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感器(qi)（CIS）上。圖(tu)1顯示(shi)了陣列(lie)的SEM截(jie)面圖(tu)。光線(xian)通過微(wei)透鏡和彩色濾光片(pian)從圖(tu)像(xiang)底部進入。每個像(xiang)素(su)由光柵（復合層(ceng)）隔(ge)開(kai)，以(yi)提高(gao)量子效(xiao)率。每個光電(dian)二極管(guan)之(zhi)間采用前端深槽(cao)隔(ge)離。該層(ceng)還有一個平面傳(chuan)輸柵，用于將光電(dian)電(dian)荷從二極管(guan)傳(chuan)輸到浮(fu)動(dong)擴散區。

第(di)(di)一(yi)層(ceng)之上(shang)(shang)是(shi)“第(di)(di)二(er)層(ceng)“硅，每個(ge)像素包含(han)三個(ge)晶體(ti)管(guan)：復(fu)位、放大器（源跟隨器）和選擇晶體(ti)管(guan)。這些晶體(ti)管(guan)位于第(di)(di)二(er)層(ceng)硅之上(shang)(shang)，通(tong)過“深接觸“實(shi)現與第(di)(di)一(yi)層(ceng)的連接，并穿過第(di)(di)二(er)層(ceng)，基本上(shang)(shang)形成了一(yi)個(ge)硅通(tong)孔（TSV）。最后，ISP位于第(di)(di)二(er)層(ceng)的金屬化層(ceng)上(shang)(shang)，采用(yong)混(hun)合（直(zhi)接）鍵合方式連接。

這種(zhong)結構的關鍵(jian)在于(yu)一種(zhong)工(gong)(gong)藝(yi)，它能承(cheng)受(shou)產生(sheng)熱氧化物和(he)激活第二層注入所需的熱循環。索尼公(gong)司(si)詳細介紹了這一工(gong)(gong)藝(yi)（IEDM2021，”CMOS圖(tu)像(xiang)傳感器的三維順(shun)序工(gong)(gong)藝(yi)集成(cheng)“）。

圖2顯(xian)示了(le)該工(gong)藝，第(di)(di)(di)一層(ceng)(ceng)(ceng)光電二極(ji)管和(he)透(tou)射柵極(ji)形(xing)成(cheng)后，對第(di)(di)(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)進行晶(jing)圓鍵合(he)和(he)減薄。只有這樣(yang)才能(neng)形(xing)成(cheng)第(di)(di)(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)柵極(ji)氧化物并激活注入(ru)。最后，形(xing)成(cheng)深度接(jie)觸，蝕刻穿過第(di)(di)(di)二層(ceng)(ceng)(ceng)，接(jie)觸到(dao)器件(jian)的(de)第(di)(di)(di)一層(ceng)(ceng)(ceng)。

圖3更詳細地顯(xian)示(shi)了(le)第(di)(di)(di)一層(ceng)和(he)第(di)(di)(di)二層(ceng)之間(jian)的(de)界面。透射柵(zha)極(ji)(ji)（圖中的(de)TG）與(yu)第(di)(di)(di)二層(ceng)的(de)第(di)(di)(di)一金(jin)屬(shu)層(ceng)相連(lian)。稍長的(de)深觸(chu)點位于(yu)樣品(pin)表面以(yi)下(xia)，在圖像中部分(fen)可見。它(ta)們連(lian)接(jie)第(di)(di)(di)一層(ceng)和(he)第(di)(di)(di)二層(ceng)之間(jian)的(de)浮動擴散節(jie)點。次局部連(lian)接(jie)（低于(yu)樣品(pin)表面）用于(yu)將第(di)(di)(di)一層(ceng)上方的(de)四個(ge)光電二極(ji)(ji)管(guan)與(yu)復(fu)位場(chang)效應晶體管(guan)的(de)源極(ji)(ji)和(he)AMP（源極(ji)(ji)跟隨器）場(chang)效應晶體管(guan)的(de)柵(zha)極(ji)(ji)互連(lian)。

圖(tu)4詳細討論(lun)了(le)次局部連(lian)接。這是底層第一(yi)(yi)層的平(ping)面SEM圖(tu)像(xiang)。黃色方框勾勒出像(xiang)素輪廓，PDL和(he)PDR分別(bie)代表左右兩個光電二極(ji)管。每個像(xiang)素覆蓋一(yi)(yi)個微型透鏡(jing)。它表示次局部連(lian)接，用于連(lian)接兩個像(xiang)素的浮動擴散和(he)四個像(xiang)素的接地(di)。

TechInsights表(biao)示，索尼(ni)采用雙層結構有多方面(mian)的優勢，首先，即使像素(su)間(jian)距縮(suo)小，也能保持光電二極(ji)(ji)管的全部阱(jing)容量，而后，亞局部接(jie)觸的使用減少了浮動擴散的電容，提高了像素(su)的轉換增(zeng)益，最(zui)后由(you)于(yu)第二層的可用面(mian)積(ji)增(zeng)加，AMP（源極(ji)(ji)跟隨器）晶體管的面(mian)積(ji)也隨之增(zeng)加，從而降(jiang)低了器件通道中產(chan)生的噪(zao)聲（閃爍和電報(bao)）。

索尼VS三星VS豪威

對于(yu)索尼來說，“雙層(ceng)晶體管像素堆疊式”可(ke)謂是既三層(ceng)堆棧式之后(hou)又(you)一(yi)大技術上(shang)的(de)利器，也有(you)(you)消息稱今年的(de)iPhone15有(you)(you)望搭載(zai)采(cai)用這一(yi)技術的(de)CMOS，如(ru)果(guo)最終得以成行，那(nei)么索尼傳(chuan)感器部門有(you)(you)望迎(ying)來新(xin)一(yi)輪的(de)高速增長。

不過，索尼的(de)最大(da)的(de)問題依舊出在自身，產(chan)研一體(ti)的(de)模式(shi)固然讓(rang)索尼在CMOS早期(qi)的(de)市(shi)場中占得先機，以(yi)最強勢的(de)姿態奪走了美光和豪威的(de)市(shi)場份(fen)額，甚至同室操戈，壓(ya)制(zhi)住了日本本土的(de)其他的(de)傳感器廠商(shang)。

但當產業落后(hou)于研究時，曾經(jing)的(de)(de)(de)優勢一下子就變成了(le)絆腳石，早在2019年，三星電子就推出(chu)了(le)0.7μm級像(xiang)素(su)工(gong)藝產品，基于0.7μm級像(xiang)素(su)工(gong)藝加(jia)工(gong)而(er)成的(de)(de)(de)1.08億像(xiang)素(su)傳感器，與使用0.8μm級像(xiang)素(su)工(gong)藝的(de)(de)(de)傳感器相比，最多(duo)可以(yi)減(jian)少(shao)15%的(de)(de)(de)體(ti)積，攝(she)像(xiang)頭模組的(de)(de)(de)高度最多(duo)可以(yi)減(jian)少(shao)10%，從而(er)在一定程度上解決攝(she)像(xiang)頭凸(tu)起的(de)(de)(de)問題。

而索尼呢，2018年發(fa)布(bu)行業(ye)首(shou)個(ge)(ge)0.8μm像(xiang)(xiang)素圖(tu)像(xiang)(xiang)傳(chuan)感器(qi)(qi)（IMX586），四年后才(cai)終(zhong)于推(tui)出了(le)自家首(shou)個(ge)(ge)0.7μm像(xiang)(xiang)素圖(tu)像(xiang)(xiang)傳(chuan)感器(qi)(qi)方案IMX758（搭載在vivoX90Pro+上(shang)），三(san)年多的(de)空白(bai)，等(deng)于把億級(ji)像(xiang)(xiang)素的(de)市場拱手(shou)讓給(gei)了(le)三(san)星，且目前三(san)星的(de)ISOCELLHP1已經(jing)做到0.64μm像(xiang)(xiang)素，HP3達到了(le)0.56μm像(xiang)(xiang)素，以往索尼能夠自傲的(de)高像(xiang)(xiang)素，反倒成為(wei)了(le)它落后的(de)標志。

當然，不止三星，豪(hao)威在去年就發布了0.56μm的(de)2億像素圖像傳感器OVB0A，當索尼的(de)1億像素姍姍來遲之際，對上(shang)的(de)卻是(shi)隔壁兩家開始普及的(de)2億像素。

而背后(hou)的原因(yin)非常簡單，一(yi)(yi)塊CMOS通常分成模(mo)擬層(ceng)(ceng)、數字層(ceng)(ceng)以及DRAM層(ceng)(ceng)，模(mo)擬層(ceng)(ceng)一(yi)(yi)般由(you)索尼(ni)自己生(sheng)產(chan)，而數字層(ceng)(ceng)以及DRAM層(ceng)(ceng)則會(hui)找如臺積電(dian)等代(dai)工廠生(sheng)產(chan)，這種模(mo)式在(zai)智能手(shou)機發展的初期并沒有太多(duo)問題，因(yin)為彼時大部分手(shou)機傳(chuan)感器都停留(liu)在(zai)2000萬像素(su)之(zhi)(zhi)下，但當索尼(ni)推出IMX586之(zhi)(zhi)后(hou)，高(gao)像素(su)加(jia)(jia)多(duo)像素(su)合一(yi)(yi)的模(mo)式瞬間就熱(re)門(men)賽道，三星(xing)和豪威加(jia)(jia)入到這場(chang)新的戰(zhan)爭之(zhi)(zhi)中。

這時(shi)候索(suo)尼就發(fa)現問題(ti)了，自家(jia)的(de)晶圓代工(gong)廠依舊停(ting)留在65nm工(gong)藝，也就是說模擬(ni)層(ceng)只能用65nm工(gong)藝，而(er)隔壁三(san)星有(you)自家(jia)半導(dao)體部門(men)主力，豪(hao)威背靠(kao)臺積電這顆大(da)樹，這兩家(jia)輕松用上了28nm制程的(de)模擬(ni)層(ceng)，而(er)索(suo)尼則是看著自家(jia)不成器(qi)的(de)代工(gong)廠，陷入(ru)了只能干瞪眼的(de)尷尬境地。

另外，由于(yu)模擬(ni)層(ceng)是(shi)(shi)自產(chan)(chan)自銷，因而(er)自家代(dai)工廠的產(chan)(chan)能(neng)(neng)也(ye)是(shi)(shi)一個問題，隔(ge)壁三(san)星(xing)和豪威背后有一堆代(dai)工廠可(ke)以依靠，而(er)索尼自己的代(dai)工廠在早期(qi)小尺寸CMOS大行其道時(shi)還算夠用，在高像素(su)大底流(liu)行起來(lai)后，產(chan)(chan)能(neng)(neng)徹底跟不上了，而(er)額(e)外產(chan)(chan)線也(ye)不是(shi)(shi)說加(jia)就能(neng)(neng)加(jia)的，在新的工廠竣工前，同(tong)樣只能(neng)(neng)干瞪眼。

可以說，索尼的CMOS崛起之路，頗有些日本工匠精神在里頭(tou)，不斷(duan)推陳出(chu)新的技術，讓(rang)它受到了手機廠商的青睞(lai)，不論是堆(dui)棧(zhan)式，還(huan)是0.8μm的高像素，都引一時潮流(liu)，讓(rang)三星(xing)豪威競相追趕(gan)。

但索尼CMOS的(de)至(zhi)暗時(shi)刻(ke)，同(tong)樣沿襲了日本半(ban)導體，高超的(de)技術無法彌(mi)補(bu)制程(cheng)工(gong)藝(yi)上的(de)差距，早期的(de)順(shun)風順(shun)水讓它(ta)失(shi)去(qu)了長遠目光，既沒(mei)有與臺(tai)積(ji)電(dian)進一步合作，也沒(mei)有升(sheng)級自己的(de)工(gong)藝(yi)，最終這部分債，花了三四年(nian)時(shi)間都沒(mei)有完全(quan)還(huan)清。

知(zhi)名果(guo)(guo)鏈分(fen)(fen)析師郭明(ming)錤近日爆料稱，蘋果(guo)(guo)iPhone15標準版的高(gao)端CIS將升級到(dao)48MP并大量采用新設計，因良率低故索尼不得不將分(fen)(fen)配(pei)給(gei)蘋果(guo)(guo)手機的CIS產(chan)能提升100–120%以滿(man)足需求，導(dao)致安卓高(gao)端CIS供應大幅下降。

而這又一(yi)次給了(le)其(qi)他(ta)廠商機會，郭明錤表示(shi)，豪威的(de)高端CIS（64MP+）訂單將(jiang)自2023年(nian)下半年(nian)開始顯著增(zeng)長(chang)(chang)，其(qi)高端CIS市占率(lv)，預計將(jiang)自2023年(nian)的(de)3–5%，分別增(zeng)長(chang)(chang)至(zhi)2024年(nian)與2025年(nian)的(de)10–15%與20–25%，有利長(chang)(chang)期目標與利潤增(zeng)長(chang)(chang)。

如此(ci)看來，恐怕只(zhi)有熊本的工(gong)廠正(zheng)式開(kai)工(gong)，索(suo)尼傳(chuan)感器才(cai)能真正(zheng)坐上高枕無憂(you)的日子吧(ba)。