CMOS圖像傳感器(CIS)作為現代視覺感知的核心器件,其技術水平直接決定終端產品的成像質量與場景適配能力。A股市場中豪威集團(603501.SH)、思特威(688213.SH)、格科微(688728.SH)三家龍頭企業,憑借多年技術積淀,在像素工藝、高動態范圍(HDR)、特殊場景適配、封裝集成等關鍵領域形成差異化技術體系,共同構筑起國產CIS的核心競爭力。本文基于三家公司公開技術資料,系統解析其核心技術特點與創新方向。
像素工藝技術:微型化與性能提升的雙重突破
像素是CIS的核心單元,三家企業均圍繞像素尺寸微型化、感光性能優化、噪聲抑制等關鍵目標,形成了各具特色的工藝技術體系,實現“小像素、高性能”的行業突破。
(一)豪威集團:全場景像素架構創新
豪威集團在像素技術領域形成多維度布局,其PureCel?系列架構成為行業標桿。PureCel?Plus-S晶片堆疊技術通過創新的晶圓堆疊工藝,在縮小像素尺寸的同時提升光吸收效率,賦予OV50X等產品卓越的弱光成像能力;針對汽車電子等特殊場景,其2.1微米單像素TheiaCel?技術整合橫向溢出積分電容器(LOFIC)與DCG? HDR技術,既解決了LED光源閃爍問題,又實現接近110dB的超高動態范圍,滿足智能駕駛對復雜光照環境的適應需求。
在低光性能優化方面,Nyxel?近紅外技術基于PureCel?Plus像素架構,大幅提升940納米近紅外波長下的量子效率,使安防攝像頭和車載監控系統在超低照度環境下仍能保持清晰成像,成為公司在安防和汽車電子領域的核心技術優勢。此外,針對醫療等微型設備場景,CameraCubeChip?技術將晶圓級光學器件與CMOS圖像傳感器創新性融合,在保障低光敏感度的同時實現超小型化設計。
(二)思特威:場景化像素性能優化
思特威以SFCPixel?系列技術為核心,構建了覆蓋多場景的像素優化體系。最新迭代的SFCPixel?-2通過SF中置設計,在提高感光度的同時顯著降低噪聲,使SC5A5XS等旗艦產品的讀取噪聲低于1e-,保障夜景成像的純凈度;針對安防監控的遠距離低照度需求,Lightbox IR?近紅外增強技術(已升級至Lightbox IR?-2)通過硅片外延優化及背側深溝槽隔離(BDTI)工藝,使SC489SL等產品在850nm和940nm波段的峰值量子效率較前代提升40%以上,實現120米夜間超遠距離清晰成像。
在小像素技術方面,思特威推出NBDTI?及Low-n Grid光學結構,應用于2億像素0.61μm的SCC80XS傳感器,通過超窄像素隔離結構減少光線串擾,同時提升光學感度,峰值量子效率高達80%,解決了小像素傳感器色彩還原與感光性能的平衡難題。針對車規級應用,CarSens?-XR工藝技術優化了3.0μm單像素的背照式架構,使SC326AT在520nm可見光波段的峰值量子效率達85%,適配地下停車場等暗光環境的車載環視需求。
(三)格科微:低成本高像素集成技術
格科微以GalaxyCell?2.0工藝平臺為核心,實現了小像素工藝的性能突破。該平臺集成進階的FPPI?Plus隔離技術與高性能背部深溝槽隔離(BDTI),使0.7μm像素的滿阱容量(FWC)提升30%、量子效率(QE)提升20%,同時有效降低像素暗電流,顯著改善暗光環境下的信噪比(SNR)。基于該平臺的GC50E1(5000萬像素0.7μm)傳感器,憑借單芯片高像素集成技術,僅通過一片晶圓即可實現高性能成像,相比雙片堆疊式方案,既減少了熱噪聲影響,又提升了晶圓利用率,契合手機緊湊設計需求。
公司自主研發的FPPI?專利技術有效消除了STI隔離帶來的側壁界面態問題,減少暗電流和白點缺陷,使GC20C3等產品在80℃高溫環境下仍能保持優異的暗電流水平,適配智慧物聯的嚴苛工作環境。此外,針對AI PC等低功耗場景,1.116μm 500萬像素傳感器通過優化像素工藝,實現2mW的超低功耗,滿足人員在位感知等常開功能需求。
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三家公司在像素工藝領域的代表性技術、關鍵指標及主要應用場景
高動態范圍(HDR)技術:復雜光線場景的精準適配
HDR技術是CIS應對明暗交織場景的核心能力,三家企業均開發了兼具高動態范圍與低偽影的創新方案,適配消費電子、汽車電子等不同場景的拍攝需求。
(一)豪威集團:全鏈路HDR技術覆蓋
豪威集團以TheiaCel?系列HDR技術為核心,實現了從移動影像到汽車電子的全場景覆蓋。該技術通過整合LOFIC與專有HDR技術,實現滿阱容量提升約100倍,接近140dB的超高動態范圍,避免了多幀曝光導致的運動拖影;在移動領域,OV50X傳感器與高通第五代驍龍8至尊版協同,通過20-bit圖像處理帶寬實現256倍增益及超100dB單曝光視頻HDR,突破行業技術瓶頸;在汽車領域,TheiaCel? DCG+LOFIC解決方案可在單次曝光HDR圖像中實現寬動態范圍,有效解決LED交通燈脈沖照明導致的成像難題。
針對手機等消費電子,公司還推出雙模擬增益(DAG)HDR技術,應用于OV50R傳感器,支持傳感器內裁切變焦功能,實現高品質8K視頻錄制,同時保障110dB的超高動態范圍。
(二)思特威:多模式HDR場景適配
思特威構建了SuperPixGain HDR?(LoficHDR?2.0)與PixGain HDR?雙核心HDR技術體系。SuperPixGain HDR?通過單次曝光三幀融合方案,使SC595XS、SC5A5XS等產品的動態范圍高達110dB,有效抑制運動偽影,解決逆光、局部強光等傳統痛點,支持4K 60fps超高動態范圍視頻錄制;PixGain HDR?技術則通過片上雙幀融合,在保障80dB以上動態范圍的同時降低功耗,應用于SC535XS等手機輔攝傳感器,適配高幀率視頻拍攝需求。
針對物聯網設備的運動拍攝場景,InSensor HDR?技術通過片上單幀多增益圖像融合,在提升動態范圍的同時有效抑制運動拖影,支持DR100、DR200、DR400三種增益比切換,適配從均勻光照到強明暗對比的多種場景,使SC256HIOT等產品的動態范圍最高可達87dB。
(三)格科微:低功耗單幀HDR方案
格科微自主研發的DAGHDR技術通過單幀畫面雙增益處理,暗部采用高模擬增益增強細節,亮部采用低模擬增益避免過曝,輸出層次清晰的HDR畫面。與傳統多幀HDR相比,該技術既提升了動態范圍,又避免了偽影產生,同時顯著降低多幀合成帶來的功耗,使應用產品的三幀合成次數減少50%。搭載該技術的第二代0.7μm 5000萬像素傳感器,能夠輸出12bit圖像數據,使高光與陰影層次豐富、細節生動,適配旗艦機型前攝與超廣角鏡頭需求。
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三家公司不同HDR技術實現方式和達到的性能水平
封裝與集成技術:小型化、多功能與可靠性提升
封裝與集成技術直接影響CIS的尺寸、散熱性能與場景適配能力,三家企業圍繞不同應用需求,形成了差異化的技術方案。
(一)豪威集團:高集成度與場景化封裝
豪威集團以a-CSP?堆疊式封裝為核心,實現了傳感器的小型化與高性能集成。應用于汽車艙內監測的OX05C傳感器,封裝尺寸僅6.61毫米×5.34毫米,較前代減少30%,同時支持重構晶圓(COB)版本,為汽車廠商提供靈活的安裝選擇;針對醫療內窺鏡等微型設備,CameraCubeChip?技術將圖像傳感、處理功能集成于單芯片,實現超小型化設計,滿足人體自然腔道檢測的尺寸需求。
在顯示與傳感集成領域,公司的LCOS硅基液晶技術實現了高解析度、低功耗的微型顯示解決方案,通過12英寸晶圓級液晶注入自動化制程(ODF),打造出0.14英寸的超小模組,已在AR-HUD、智能眼鏡等領域實現量產,其反射式投影技術具備更好的透光率及耐熱性,適配汽車與可穿戴設備的嚴苛環境。
(二)思特威:全流程國產化與多功能集成
思特威在封裝集成方面聚焦全流程國產化與多功能集成,其車規級傳感器SC326AT采用iBGA封裝并與前代產品Pin 2 Pin兼容,支持片上ISP功能,內置AGC、AEC、AWB、HDR合成、降噪等全套圖像處理算法,從圖像清晰度、噪聲控制、色彩還原等多維度優化車載環視影像質量。針對醫療內窺鏡應用,SC1400ME采用緊湊型CSP-OP封裝,尺寸僅1.9mm×2.5mm,同時支持MIPI及LVDS雙接口,靈活兼容不同主控需求。
在散熱與功耗優化方面,思特威通過電路與IP性能優化,使SC535XS等產品在AllPix ADAF?模式下的功耗較行業同規格競品降低30%,減少手機拍攝發熱,保障長時間穩定錄制;針對安防無線攝像頭的低功耗需求,SC285SL在30fps工作幀率下的功耗低至91mW,適配太陽能及電池供電的全天候監控場景。
(三)格科微:小型化與防抖集成封裝
格科微以COM系列封裝方案為核心,推出了針對空間敏感場景的TCOM(Tiny Chip On Module)封裝技術。該技術基于COM封裝升級而來,通過優化支架設計與填膠工藝,使模組尺寸較同規格COB封裝縮小10%,同時保持高背壓可靠性,適配AI眼鏡“鏡框即鏡頭”的緊湊設計需求,目前已支持500萬像素CIS在AI眼鏡項目量產。針對手機等消費電子,TCOM封裝可進一步縮小前置攝像頭模組尺寸,或降低后置相機凸起高度,提升整機設計美感。
公司的光學防抖封裝(OIS Package)深度融合自研防抖馬達、CMOS圖像傳感器及彈性電連接技術,實現大防抖角度、強驅動力和快速響應,為智慧物聯設備、望遠鏡、卡片機等提供一站式防抖解決方案;COM散熱方案通過增加高效導熱硅凝膠,使50MP 1.0μm CIS模組在4K 60fps模式下的溫度較COB封裝降低約5°C,有效提升設備運行穩定性。
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三家公司在封裝集成方面的創新
技術創新共性與差異化特征
(一)共性趨勢
三家企業均聚焦小像素高性能(0.61μm-1.0μm)、高動態范圍(最高達140dB)、近紅外增強三大核心技術方向,以適配消費電子、汽車電子、安防監控等主流場景的需求升級;在工藝路線上,均采用背照式(BSI)架構,并通過深溝槽隔離(BDTI)等技術優化像素性能;在封裝集成上,均朝著小型化、多功能、低功耗方向發展,推動CIS與終端設備的深度適配。
(二)差異化特征
豪威集團以全場景技術覆蓋為優勢,在汽車電子的LED閃爍抑制、醫療設備的微型化集成、可穿戴設備的LCOS顯示等領域形成技術壁壘;思特威聚焦場景化精準優化,針對安防、車載、手機等不同場景的特殊需求,開發專用像素與HDR技術,全流程國產化能力突出;格科微則以低成本高像素集成為核心,通過單芯片方案、簡化光罩層數等創新,在保障性能的同時降低生產成本,契合中端消費電子市場需求。
綜上,A股三家CIS企業通過持續的技術迭代,已在核心工藝、場景適配、封裝集成等領域形成成熟的技術體系,既順應了行業微型化、高性能、低功耗的發展趨勢,又通過差異化創新滿足了多元場景的細分需求,為國產CIS在全球市場的競爭力提升奠定了堅實基礎。





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