国产手机CIS开启新时代，转型Fab-Lite的格科微发布单芯片5000万像素CIS

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）在如今的智能手机发布会上，如果不讲到拍摄性能，总会觉得这场发布会不完整。甚至是，如果不将拍摄性能作为主要亮点之一，人们就会为这款手机的市场表现担忧。研究公司CyberMedia在2019年的调查问卷中就指出，消费者购买手机时查看的第一项功能是拍摄，毫无疑问，拍摄已经成为智能手机最大卖点，或者最大卖点之一。

对于中高端和旗舰机型而言，后置摄像头搭载5000万像素CMOS图像传感器（以下简称：CIS）已是主流趋势。但很长一段时间以来，5000万像素高性能CIS主要由索尼和三星两家国际大厂垄断。现在局势已然发生改变，格科微等国内厂商在这一领域已经取得实质性突破，形成产品破局。

12月22日，中国领先的CMOS图像传感器、DDI显示驱动芯片设计公司格科微发布单芯片5000万像素CIS新品——GC50E0和GC50B2，为模组和手机OEM高像素摄像头方案提供新选择。

5000万像素大底CIS成为主流

CIS和ISP、镜头一起构成了摄像头的灵魂。从产业进度来看，自2019年开始，手机CIS就已经开启了1亿像素时代，现在甚至是有了2亿像素的手机CIS。然而，CIS的性能不只是由像素数来决定，还包括CIS尺寸和单位像素尺寸。经过效果对比，CIS厂商和消费者都发现，并不是像素数值越大手机拍摄的效果就越好。大部分场景下，4800万-6400万像素大底CIS（指CIS芯片尺寸更大）组成的摄像头组合，比围绕1亿像素CIS构建的摄像头组合表现更好。

CIS成像步骤一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。这里最关键的当然就是光电转换，每个像素在曝光过程中吸收光子转化成电荷，一旦像素容量达到饱和，多余的电荷便会溢出，此时输出信号不再增加。因此，大像素通常可以容纳更多的电子，也就代表CIS的动态范围更大，对于成像这是非常关键的。基于大像素实现的大底CIS天生具备更多的进光量，且拥有更高的信噪比和更宽的动态范围，在暗光或复杂光线的环境下能够获得更多的细节，在画面清晰度上更胜一筹；另外大底CIS在相同的光圈下，能够提供更大的视角，且虚化效果更好。

CIS尺寸主要取决于感光阵列和处理电路所占的面积，其中感光阵列的面积等于像素尺寸和像素数量的乘积，厂商则选择用封装对角线长度来区分CIS尺寸。当市场和消费者认可大底CIS之后，CMOS厂商在1200万像素、4800万像素、6400万像素和超高像素1.08亿像素上都尝试了这种方案，最终综合考虑ISP硬件、算法、存储容量等因素，选择了5000万像素大底CIS。

确定了5000万像素大底CIS方案之后，为了在此基础上进一步提升拍摄性能，手机OEM厂商相继提出了“多摄融合”和“全主摄”理念，通过5000万像素大底CIS配合超广角、人像、长焦等镜头，实现旗舰级的拍摄体验。这样做的好处是，消费者无需费心去调整相机参数，只需选择模式就可以拍摄出高品质的照片和视频。

纵观当前的中高端和旗舰级手机市场，后摄模组基本是多主摄或者全主摄的方案，因此带来了巨量的5000万像素CIS需求。根据第三方市场调研机构日本TSR的统计数据，5000万像素CIS的出货量预计会从2020年的1600万颗，增长到2026年的10亿颗。

格科微发布单芯片5000万像素CIS

从各品牌手机发布会能够看到，无论是之前的超高像素方案，还是后来基于5000万像素大底CIS构建的多主摄和全主摄方案，CIS主要是由索尼和三星这两家国际大厂提供，两家企业几乎垄断了中高端和旗舰级手机的后置主摄CIS订单。不过，在5000万像素CIS领域，国产厂商也陆续取得突破，将挑战两家国际厂商，尤其是索尼的霸主地位。

12月22日，格科微在上海临港新工厂成功举办以“Fab-Lite新模式·引领中国芯未来”为主题的格科微20周年庆典暨临港工厂投产仪式，以及格科微新产品发布会。

在新品发布会上，格科微发布了两颗5000万像素CIS，型号分别是GC50E0和GC50B2。其中，GC50E0作为格科微推出的首颗5000万像素CIS，也是市场上首颗单芯片5000万像素CIS，其像素尺寸为0.7μm，芯片尺寸为1/2.5''；GC50B2则是格科微推出的首颗5000万像素大底CIS，像素尺寸为1μm，芯片尺寸为1/1.56''，这也是一颗单芯片产品，并且配备了格科微特有的DAG高动态方案，能够满足中高端和旗舰级手机后摄需求。

通过格科微董事长兼首席执行官赵立新的介绍可以发现，格科微GC50E0和GC50B2有两个非常独特的技术优势——单芯片架构和FPPI专利技术。赵立新先生表示，堆栈式CIS已经有超过10年的发展历史，其间国际厂商一直凭借这项技术占据市场主导地位。不过，由于堆栈式CIS是多层结构，会存在数字逻辑区局部发热影响上方感光区性能，另外堆栈式CIS结构更为复杂，成本一直居高不下。“格科微注意到了这一市场痛点，从CMOS电路和器件工艺方面进行创新，推出了具有自主知识产权的FPPI专利技术和单芯片架构，这是工艺方面的创新。”

格科微董事长兼首席执行官赵立新

格科微的单芯片架构天然具有更好的散热效果，消除了下层堆栈的逻辑芯片发热带来的像素热噪声，面积仅增加约 10%，总硅片用量减少40%，显著提高了晶圆面积利用率，大大改善成本结构。FPPI专利技术解决了单芯片做小像素图像传感器集成在一起的困难，后续格科微将推出基于单芯片高像素技术平台包括3200万、5000万、1亿等在内的更高规格产品。“通过首款单芯片0.7μm3200万像素产品GC32E1的量产证明，格科微已经突破了这项技术。”赵立新先生提到。

CIS 通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成。赵立新先生指出，“除了工艺上的创新，格科微的单芯片CIS方案，在电路方面也进行了大量的创新。通过改进片内ADC电路、数字电路以及接口电路等电路结构，让我们通过非堆栈的方式实现了12bit灰度的CIS，在市场上非常有竞争力。”

基于上述创新，格科微的DAG HDR技术在5000万像素CIS新品中得以延续。对于这项技术可能很多人都已经很熟悉，这是一种单帧高动态技术——基于单帧画面，在暗部使用高模拟增益，亮处使用低模拟增益，从而实现暗部更清晰，亮部不过爆的效果，并减少拍照合帧数，降低多帧合成带来的功耗问题。以拍照为例，在使用DAG HDR输出后，需要3帧合成的场景减少了 50%；以录像为例，相较于传统HDR录像功能，功耗降低40%。

通过现场demo方案和主流品牌旗舰手机对比能够看出，基于格科微5000万像素GC50B2实现的demo方案，在画面细节、暗部清晰度、画面质感和避免过曝发白等方面有非常明显的优势。按照赵立新先生的话来说：“格科微CIS让手机拍照真正实现‘所见即所得’。”

目前，GC50E0已经通过客户验证；GC50B2也已开始在品牌客户送测。在产品封装上，模组厂和OEM厂商可以选择主流的COB 封装技术，也可以选择格科微独创的COM封装技术，后者能够有效帮助模组厂和OEM降低生产成本、提升生产效率和良率，获得了广泛的市场认可。

另外，格科微还透露了自己的产品规划，预计不远的将来，该公司将会推出一颗1/1.3''的超大底5000万像素CIS，冲击更高端的旗舰手机市场。

完成从Fabless到Fab-Lite转型

12月22日，格科微临港工厂正式宣布投产，标志着格科微完成了从Fabless到Fab-Lite的转型。

自2003年成立以来，多年来格科微一直在走Fabless的模式，并取得了非常出色的成绩。目前，格科微拥有手机CIS，非手机CIS和DDI显示驱动三大产品线，产品广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、移动支付、汽车电子等消费电子和工业应用。根据格科微2022年财报，尽管2022年受到地缘政治、全球通胀等国内外多重因素影响，叠加消费电子市场整体低迷，格科微手机CIS出货量仍位居全球第一，占市场份额的26%。

格科微临港工厂即该公司“12 英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”，首个晶圆工程批便取得超过 95%的良率。该项目投产后，格科微将具备12英寸BSI晶圆后道工序生产能力。随着更多设备安装并投产，产能将同步释放提升，格科微临港工厂最终将实现月产20,000片晶圆的产能。

临港工厂属于格科微自有的Fab产线，公司运营模式已经正式转变为Fab-Lite模式，打通从产品设计、研发到制造、封装、 测试、销售的全环节。在中高端产品方面，Fab-Lite模式让格科微能够实现更好的内生研发，并进一步放大FPPI专利技术和单芯片架构的优势，在高像素产品领域达到行业领先水平。

赵立新先生举了数个例子来表明：格科微的一大优势是能够提前、准确地把握市场动向。转为Fab-Lite模式之后，新工厂将能够帮助格科微将一些市场动向具化为中高端CIS产品，并能够更好地满足客户的差异化需求。

当然，格科微常年以来和诸多晶圆代工厂建立的长期稳定的合作关系，依然会发挥巨大的效益，为公司产品稳定交付护航。

结语：新产品、新模式、新征程

单芯片0.7um5000万像素CIS（GC50E0）和1um5000万像素大底CIS（GC50B2）的发布，是格科微从中低端手机CIS市场向高端手机CIS市场迈出的坚定的一步，是格科微单芯片架构和FPPI专利技术结出的丰硕果实，也标志着国产手机CIS一个全新时代的开始。

临港新工厂的投产将进一步释放格科微领先的技术创新能力，Fab-Lite模式意味着公司经营模式发生转变，在高端产品和定制化产品方面的响应能力上会更上一层楼。

对于格科微来说，新的征程开始了。各项数据表明，在他们面前，有一片巨大的市场空间。