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国产CIS“三剑客”技术攻防战:豪威、思特威、格科微谁执牛耳?

IP属地 中国·北京 爱集微 时间:2025-11-19 16:19:06

CMOS图像传感器(CIS)作为现代视觉感知的核心器件,其技术水平直接决定终端产品的成像质量与场景适配能力。A股市场中豪威集团(603501.SH)、思特威(688213.SH)、格科微(688728.SH)三家龙头企业,凭借多年技术积淀,在像素工艺、高动态范围(HDR)、特殊场景适配、封装集成等关键领域形成差异化技术体系,共同构筑起国产CIS的核心竞争力。本文基于三家公司公开技术资料,系统解析其核心技术特点与创新方向。

像素工艺技术:微型化与性能提升的双重突破

像素是CIS的核心单元,三家企业均围绕像素尺寸微型化、感光性能优化、噪声抑制等关键目标,形成了各具特色的工艺技术体系,实现“小像素、高性能”的行业突破。

(一)豪威集团:全场景像素架构创新

豪威集团在像素技术领域形成多维度布局,其PureCel®系列架构成为行业标杆。PureCel®Plus-S晶片堆叠技术通过创新的晶圆堆叠工艺,在缩小像素尺寸的同时提升光吸收效率,赋予OV50X等产品卓越的弱光成像能力;针对汽车电子等特殊场景,其2.1微米单像素TheiaCel™技术整合横向溢出积分电容器(LOFIC)与DCG™ HDR技术,既解决了LED光源闪烁问题,又实现接近110dB的超高动态范围,满足智能驾驶对复杂光照环境的适应需求。

在低光性能优化方面,Nyxel®近红外技术基于PureCel®Plus像素架构,大幅提升940纳米近红外波长下的量子效率,使安防摄像头和车载监控系统在超低照度环境下仍能保持清晰成像,成为公司在安防和汽车电子领域的核心技术优势。此外,针对医疗等微型设备场景,CameraCubeChip®技术将晶圆级光学器件与CMOS图像传感器创新性融合,在保障低光敏感度的同时实现超小型化设计。

(二)思特威:场景化像素性能优化

思特威以SFCPixel®系列技术为核心,构建了覆盖多场景的像素优化体系。最新迭代的SFCPixel®-2通过SF中置设计,在提高感光度的同时显著降低噪声,使SC5A5XS等旗舰产品的读取噪声低于1e-,保障夜景成像的纯净度;针对安防监控的远距离低照度需求,Lightbox IR®近红外增强技术(已升级至Lightbox IR®-2)通过硅片外延优化及背侧深沟槽隔离(BDTI)工艺,使SC489SL等产品在850nm和940nm波段的峰值量子效率较前代提升40%以上,实现120米夜间超远距离清晰成像。

在小像素技术方面,思特威推出NBDTI™及Low-n Grid光学结构,应用于2亿像素0.61μm的SCC80XS传感器,通过超窄像素隔离结构减少光线串扰,同时提升光学感度,峰值量子效率高达80%,解决了小像素传感器色彩还原与感光性能的平衡难题。针对车规级应用,CarSens®-XR工艺技术优化了3.0μm单像素的背照式架构,使SC326AT在520nm可见光波段的峰值量子效率达85%,适配地下停车场等暗光环境的车载环视需求。

(三)格科微:低成本高像素集成技术

格科微以GalaxyCell®2.0工艺平台为核心,实现了小像素工艺的性能突破。该平台集成进阶的FPPI®Plus隔离技术与高性能背部深沟槽隔离(BDTI),使0.7μm像素的满阱容量(FWC)提升30%、量子效率(QE)提升20%,同时有效降低像素暗电流,显著改善暗光环境下的信噪比(SNR)。基于该平台的GC50E1(5000万像素0.7μm)传感器,凭借单芯片高像素集成技术,仅通过一片晶圆即可实现高性能成像,相比双片堆叠式方案,既减少了热噪声影响,又提升了晶圆利用率,契合手机紧凑设计需求。

公司自主研发的FPPI®专利技术有效消除了STI隔离带来的侧壁界面态问题,减少暗电流和白点缺陷,使GC20C3等产品在80℃高温环境下仍能保持优异的暗电流水平,适配智慧物联的严苛工作环境。此外,针对AI PC等低功耗场景,1.116μm 500万像素传感器通过优化像素工艺,实现2mW的超低功耗,满足人员在位感知等常开功能需求。


三家公司在像素工艺领域的代表性技术、关键指标及主要应用场景

高动态范围(HDR)技术:复杂光线场景的精准适配

HDR技术是CIS应对明暗交织场景的核心能力,三家企业均开发了兼具高动态范围与低伪影的创新方案,适配消费电子、汽车电子等不同场景的拍摄需求。

(一)豪威集团:全链路HDR技术覆盖

豪威集团以TheiaCel™系列HDR技术为核心,实现了从移动影像到汽车电子的全场景覆盖。该技术通过整合LOFIC与专有HDR技术,实现满阱容量提升约100倍,接近140dB的超高动态范围,避免了多帧曝光导致的运动拖影;在移动领域,OV50X传感器与高通第五代骁龙8至尊版协同,通过20-bit图像处理带宽实现256倍增益及超100dB单曝光视频HDR,突破行业技术瓶颈;在汽车领域,TheiaCel™ DCG+LOFIC解决方案可在单次曝光HDR图像中实现宽动态范围,有效解决LED交通灯脉冲照明导致的成像难题。

针对手机等消费电子,公司还推出双模拟增益(DAG)HDR技术,应用于OV50R传感器,支持传感器内裁切变焦功能,实现高品质8K视频录制,同时保障110dB的超高动态范围。

(二)思特威:多模式HDR场景适配

思特威构建了SuperPixGain HDR™(LoficHDR®2.0)与PixGain HDR®双核心HDR技术体系。SuperPixGain HDR™通过单次曝光三帧融合方案,使SC595XS、SC5A5XS等产品的动态范围高达110dB,有效抑制运动伪影,解决逆光、局部强光等传统痛点,支持4K 60fps超高动态范围视频录制;PixGain HDR®技术则通过片上双帧融合,在保障80dB以上动态范围的同时降低功耗,应用于SC535XS等手机辅摄传感器,适配高帧率视频拍摄需求。

针对物联网设备的运动拍摄场景,InSensor HDR™技术通过片上单帧多增益图像融合,在提升动态范围的同时有效抑制运动拖影,支持DR100、DR200、DR400三种增益比切换,适配从均匀光照到强明暗对比的多种场景,使SC256HIOT等产品的动态范围最高可达87dB。

(三)格科微:低功耗单帧HDR方案

格科微自主研发的DAGHDR技术通过单帧画面双增益处理,暗部采用高模拟增益增强细节,亮部采用低模拟增益避免过曝,输出层次清晰的HDR画面。与传统多帧HDR相比,该技术既提升了动态范围,又避免了伪影产生,同时显著降低多帧合成带来的功耗,使应用产品的三帧合成次数减少50%。搭载该技术的第二代0.7μm 5000万像素传感器,能够输出12bit图像数据,使高光与阴影层次丰富、细节生动,适配旗舰机型前摄与超广角镜头需求。


三家公司不同HDR技术实现方式和达到的性能水平

封装与集成技术:小型化、多功能与可靠性提升

封装与集成技术直接影响CIS的尺寸、散热性能与场景适配能力,三家企业围绕不同应用需求,形成了差异化的技术方案。

(一)豪威集团:高集成度与场景化封装

豪威集团以a-CSP™堆叠式封装为核心,实现了传感器的小型化与高性能集成。应用于汽车舱内监测的OX05C传感器,封装尺寸仅6.61毫米×5.34毫米,较前代减少30%,同时支持重构晶圆(COB)版本,为汽车厂商提供灵活的安装选择;针对医疗内窥镜等微型设备,CameraCubeChip®技术将图像传感、处理功能集成于单芯片,实现超小型化设计,满足人体自然腔道检测的尺寸需求。

在显示与传感集成领域,公司的LCOS硅基液晶技术实现了高解析度、低功耗的微型显示解决方案,通过12英寸晶圆级液晶注入自动化制程(ODF),打造出0.14英寸的超小模组,已在AR-HUD、智能眼镜等领域实现量产,其反射式投影技术具备更好的透光率及耐热性,适配汽车与可穿戴设备的严苛环境。

(二)思特威:全流程国产化与多功能集成

思特威在封装集成方面聚焦全流程国产化与多功能集成,其车规级传感器SC326AT采用iBGA封装并与前代产品Pin 2 Pin兼容,支持片上ISP功能,内置AGC、AEC、AWB、HDR合成、降噪等全套图像处理算法,从图像清晰度、噪声控制、色彩还原等多维度优化车载环视影像质量。针对医疗内窥镜应用,SC1400ME采用紧凑型CSP-OP封装,尺寸仅1.9mm×2.5mm,同时支持MIPI及LVDS双接口,灵活兼容不同主控需求。

在散热与功耗优化方面,思特威通过电路与IP性能优化,使SC535XS等产品在AllPix ADAF®模式下的功耗较行业同规格竞品降低30%,减少手机拍摄发热,保障长时间稳定录制;针对安防无线摄像头的低功耗需求,SC285SL在30fps工作帧率下的功耗低至91mW,适配太阳能及电池供电的全天候监控场景。

(三)格科微:小型化与防抖集成封装

格科微以COM系列封装方案为核心,推出了针对空间敏感场景的TCOM(Tiny Chip On Module)封装技术。该技术基于COM封装升级而来,通过优化支架设计与填胶工艺,使模组尺寸较同规格COB封装缩小10%,同时保持高背压可靠性,适配AI眼镜“镜框即镜头”的紧凑设计需求,目前已支持500万像素CIS在AI眼镜项目量产。针对手机等消费电子,TCOM封装可进一步缩小前置摄像头模组尺寸,或降低后置相机凸起高度,提升整机设计美感。

公司的光学防抖封装(OIS Package)深度融合自研防抖马达、CMOS图像传感器及弹性电连接技术,实现大防抖角度、强驱动力和快速响应,为智慧物联设备、望远镜、卡片机等提供一站式防抖解决方案;COM散热方案通过增加高效导热硅凝胶,使50MP 1.0μm CIS模组在4K 60fps模式下的温度较COB封装降低约5°C,有效提升设备运行稳定性。


三家公司在封装集成方面的创新

技术创新共性与差异化特征

(一)共性趋势

三家企业均聚焦小像素高性能(0.61μm-1.0μm)、高动态范围(最高达140dB)、近红外增强三大核心技术方向,以适配消费电子、汽车电子、安防监控等主流场景的需求升级;在工艺路线上,均采用背照式(BSI)架构,并通过深沟槽隔离(BDTI)等技术优化像素性能;在封装集成上,均朝着小型化、多功能、低功耗方向发展,推动CIS与终端设备的深度适配。

(二)差异化特征

豪威集团以全场景技术覆盖为优势,在汽车电子的LED闪烁抑制、医疗设备的微型化集成、可穿戴设备的LCOS显示等领域形成技术壁垒;思特威聚焦场景化精准优化,针对安防、车载、手机等不同场景的特殊需求,开发专用像素与HDR技术,全流程国产化能力突出;格科微则以低成本高像素集成为核心,通过单芯片方案、简化光罩层数等创新,在保障性能的同时降低生产成本,契合中端消费电子市场需求。

综上,A股三家CIS企业通过持续的技术迭代,已在核心工艺、场景适配、封装集成等领域形成成熟的技术体系,既顺应了行业微型化、高性能、低功耗的发展趋势,又通过差异化创新满足了多元场景的细分需求,为国产CIS在全球市场的竞争力提升奠定了坚实基础。

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