我国光纤巨头长飞收购RFS德国及苏州公司，台积电获美国芯片法案66亿美元补贴，将在美投建2纳米工厂

 

传感新品

【中国科学院上海微系统所：在薄膜荧光传感器研究方面取得进展】

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究人员在薄膜荧光传感器研究方面取得进展。该研究为制备优异的薄膜荧光传感器提供了有效策略，对荧光传感与气体吸附的协同过程进行了实验验证与理论计算阐释。

近年来，薄膜荧光传感器在气体传感领域发挥重要作用，因具有较高的灵敏度、响应性和选择性，是目前最有前景的痕量物质检测技术之一。然而，多数荧光敏感材料存在聚集荧光淬灭（ACQ）效应和光漂白现象，使得满足实际应用要求的荧光传感材料并不多见。这限制了荧光敏感材料在气体检测方面的应用，亟待开发用于气体传感的新型高性能敏感材料。针对薄膜有机荧光探针材料面临的固态荧光量子效率差、光稳定性差等问题，研究人员将有机荧光客体搭载到金属有机框架（MOF）中，开发了一种对气体分析物具有高灵敏度、高选择性、高稳定性的新型主客体式薄膜荧光气体传感器，为构建满足不同需求的薄膜荧光传感器提供了灵活的方法。

 

该工作以ACQ分子Me4BOPHY-1作为被封装有机客体，采用简单的固相合成方法嵌入金属有机框架ZIF-8中，通过调整负载比例调节其荧光发射特性。MOFs（ZIF-8）为客体分子提供了各种纳米空腔，从而减少了荧光分子的自聚集，有效克服Me4BOPHY-1的ACQ效应。负载不同比例的客体后，分子的固态荧光量子效率从0.76%最高提升到19.72%。进一步，研究实现了对神经毒剂沙林的模拟物氯磷酸二乙酯的气相识别。

 

MEMS悬臂梁吸附研究表明，主客体嵌入式MOF传感器对待测气体的预富集赋予了探针优异的气体传感能力，响应时间可达3 s，检测限低至1.13 ppb。MOF的笼化效应提高了对于分析物的选择性，Me4BOPHY-1@ZIF-8对干扰性气体HCl的响应明显变弱，而这在以前的文献报道中是不可避免的。此外，有机金属框架结构的“笼化效应”还确保了传感器良好的光稳定性和热稳定性。有机荧光分子的热分解温度从200 ℃升至527 ℃，且在激发光波段的激光持续4800 s的照射下仍能保持初始荧光强度。

 

       

传感动态

【禾赛科技宣布与广汽集团正式达成合作

禾赛科技今日宣布与广汽集团正式达成合作。双方将基于禾赛的下一代全新激光雷达产品，在汽车智能化领域深度协同，共同打造极具竞争力的智驾产品。此次合作展现了广汽对于禾赛激光雷达产品和技术的高度认可。

广汽集团自 1997 年成立以来，一直作为中国汽车产业的重要支柱，积极带领行业发展。在过去的 2023 年，广汽全年共上市了 18 个系列的轿车、25 个系列的 SUV 和 6 个系列的 MPV，真正做到了多产品布局适应国民化需求。其销量成绩单更为亮眼，2023 年产销均突破了 250 万辆，其中新能源销量占比提升至 58%，同比增长了 77.55%，充分体现了广汽的创新突破价值。

 

自 2013 年起，广汽开始着手自动驾驶领域的智能驾驶系统研发，并已成功建立了全链条的开发能力，掌握着从 L2 到 L4 级别的算力平台开发能力。广汽的 ADiGO PILOT 率先实现了从 L3 自动驾驶功能到 L2++ 领航辅助驾驶功能的双向无缝切换。此外，以 L4 自动驾驶技术为依托的广汽 Robotaxi 也在持续深化示范运营，标志着其在自动驾驶商业化应用方面的有序落地。

 

禾赛科技始终坚持自主创新，不断突破核心技术，打造新质生产力。通过持续加大自主研发投入，运用领先的垂直整合技术和强大的自建车规生产体系，构建起激光雷达行业的长期技术壁垒。截至 2023 年底，禾赛累计交付量已经突破了 30 万台，成为激光雷达行业首个创下该里程碑的企业。根据盖世研究院数据，2023 年禾赛 ADAS 激光雷达搭载量位居行业第一，禾赛强大的制造实力与高效的交付能力均经过市场的严苛考验，赢得广泛认可。

 

未来，双方将持续发挥强大的自主实力和内生优势，立足自主研发、坚持合作创新，携手推动广汽集团旗下新能源品牌、乘用车品牌的高质量发展，为智驾行业注入全新活力。

 

【晶合集成5000万像素图像传感器量产 规划CIS产能年内倍速增长】

继90纳米CIS和55纳米堆栈式CIS实现量产之后，晶合集成（688249.SH）CIS再添新产品。近期，晶合集成55纳米单芯片、高像素背照式图像传感器（BSI）迎来批量量产，极大赋能智能手机的不同应用场景，实现由中低端向中高端应用跨越式迈进。晶合集成规划CIS产能将在今年内迎来倍速增长，出货量占比将显著提升,成为显示驱动芯片之外的第二大产品主轴。

近年来，5000万像素CIS已在智能手机配置上加速渗透。晶合集成与国内设计公司合作，基于自主研发的55纳米工艺平台，使用背照式工艺技术复合式金属栅栏，不仅提升了产品进光量，还兼具高动态范围、超低噪声、PDAF相位检测对焦等优势。此外，该技术采用单芯片技术架构，既减少芯片用量，也缩短了芯片生产周期，同时将像素规格微缩20%，像素尺寸达到0.702μm，整体像素提高至5000万水准，将广泛应用在智能手机主摄、辅摄及前摄镜头等。

 

未来，晶合集成在铢积寸累中，将紧随产业发展变革机遇，足履实地迈好每一步，为国内集成电路产业长远发展添砖加瓦。

 

【我国光纤巨头长飞收购 RFS 德国及苏州公司，开拓国际电缆市场】

4 月 9 日消息，近日，长飞光纤光缆股份有限公司（以下简称“长飞公司”）收购 Radio FrequencySystemsGmbH（以下简称“RFS”）德国及苏州公司，并举办交割仪式。

长飞公司作为光纤预制棒、光纤、光缆及综合解决方案提供商，主要生产和销售通信行业广泛采用的各种标准规格的光纤预制棒、光纤、光缆，基于客户需求的各类光模块、特种光纤、有源光缆、海缆，以及射频同轴电缆、配件等产品，近年来，大力拓展轨道交通、基站线缆及器件、电力线缆等市场。

 

据介绍，本次交易收购的 RFS 德国及苏州公司从事包括射频电缆、漏缆、混合电缆等相关电缆产品的研发、生产及销售，其产品主要应用于轨道交通、基站线缆及器件等领域，与长飞公司现有业务形成优势互补，在产能布局、市场开拓上能形成较强的协同效应。

 

长飞公司表示，本次收购是长飞公司国际化战略的又一重大布局，对进一步完善海外产能布局、开拓国际电缆市场具有重大意义。

 

 

长飞公司自 2014 年起陆续拓展海外业务，先后在印尼、南非、巴西、波兰等地建立 6 个生产基地。长飞海外业务收入连续两年占公司全年收入的 30% 以上，2023 年前三季度海外业务收入占比达 35%。该公司连续 17 年入选全球光纤光缆最具竞争力企业 10 强。

 

【台积电获美国芯片法案66亿美元补贴，将在美投建2纳米工厂】

当地时间4月8日凌晨，美国商务部发布公告声明，计划向台积电提供66亿美元的直接资金补贴，并提供高达50亿美元的低成本政府贷款，用于其在亚利桑那州凤凰城建设先进半导体工厂。

 

此前，台积电一直在如火如荼兴建亚利桑那州晶圆一、二厂。如今补贴正式公布后，公司也透露将在当地设立第三座晶圆厂，预计将导入2纳米芯片制程工艺，计划在2028年开始生产。

据商务部介绍，算上美国政府的补贴，台积电计划为其亚利桑那州的三座晶圆厂投资超650亿美元。这其中既包括包括公司先前已宣布投资的400亿美元，又有此次最新追加的250亿美元，后者主要用于第三座晶圆厂的建设经费上。650亿美元的总金额也是美国历史上用于新项目建设的最大一笔外国投资。

 

台积电是美国政府自2022年通过《芯片与科学法案》（以下简称“芯片法案”）以来公开补贴的第五家公司，也是截至目前唯一的国外公司。在它之前的四家公司均为美国本土半导体厂商，分别是一家军工企业贝宜陆上和武器系统公司（BAE Systems）、成熟制程芯片制造商微芯科技，以及另外两家芯片巨头格芯与英特尔，分别已获得芯片法案补贴3500万美元、1.62亿美元、15亿美元与85亿美元。

 

按照美国为芯片法案设定的目标，美国政府将通过提供高达527亿美元的资金补贴，以及贷款、税收减免等一揽子计划，保证“到2030年年末全球20%的尖端芯片在美国国内制造”。目前美国在这一领域的比例仅为10%。

 

作为全球排名第一的芯片制造商，台积电掌握着全球近六成以上的先进制程芯片代工订单，将近有70%的客户来自美国。按照先前公司在财报会议上的声明，亚利桑那州工厂大部分产品主要供应美国客户，因此吸引台积电赴美建厂是决定芯片法案成败的关键举措。

 

在芯片法案推出前，台积电的生产基地多年扎根台湾。根据官网信息，台积电目前共有12座已建成运营的晶圆厂，其中就有9座位于台湾，且几乎包揽了7nm以下先进制程芯片的产能。除位于中国大陆南京的一座12英寸晶圆厂承担12纳米到28纳米的成熟制程芯片外，台积电另外一家位于美国华盛顿的8英寸晶圆厂过往仅作产能补充，对其产能影响不大。也正因为有了台积电的存在，台湾也成了全球半导体产业的高地，长期在劳动力、技术及配套资源上拥有独特的地域优势。

 

芯片法案推出后，美国、欧洲、日本各地要求建立本土供应链、将最先进的芯片晶圆厂建在国内的呼声越来越高，台积电也不得不走出“舒适区”踏上海外建厂之路，这其中就包括美国亚利桑那州正在投资建设的三座晶圆厂，列入欧州芯片补贴计划中在德国德累斯顿郡投建的一座合资厂，以及接受日本政府芯片拨款补贴在熊本县投建的第一、第二座晶圆厂。

 

新建工厂也越来越多地承担其先进制程芯片的生产任务。以美国所建新厂为例，根据介绍，台积电按照最新补贴计划在亚利桑那州建设的第三座晶圆厂将引入2纳米芯片制程技术，这是内部处于研发阶段最先进的芯片，据公司介绍将于2028年量产。该州的第一、第二座晶圆厂则分别负责生产4纳米、3纳米的制程芯片，按照规划这批先进芯片未来将主要用于5G/6G智能手机、自动驾驶汽车和人工智能数据中心服务器等重要场景。

 

走出舒适区也意味着需要直面各种各样的现实考验。根据《华尔街日报》在内的多家媒体报道，由于缺乏熟练的劳动力以及美国当地建厂施工成本过高等原因，台积电位于亚利桑那州的两座工厂破土动工后“水土不服”，工程受阻。第一座工厂投产时间将从原计划的2024年底推迟至2025年，第二座工厂工期也顺序延宕，量产时间推迟到2027年或2028年。随着第三座厂如今被提上日程，到时台积电能否如期完工倍受外界关注。

 

受芯片法案补贴消息的影响，台积电美股4月8日盘前跳涨2.7%，截至发稿前最新股价上涨超2%。

 

 

【了解CMOS图像传感器的进化：堆栈式与单芯片的区别】

日常生活中的很多产品，比如手机、数码相机、车载摄像头等都有CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor，CIS）的身影，在它的帮助下，人们可以获得更清晰，更高质量的图片和视频。这主要是得益于CMOS图像传感器是一种将光转换为电信号的装置，且随着CMOS工艺技术的进步，作为摄像头“眼睛”的CMOS图像传感器具有了高分辨率、低噪声、大动态范围、智能化等特点。

 

那么，你知道CMOS图像传感器是如何变成现在这般的吗？它有哪些分类？本文就带你一起了解一下CMOS图像传感器的进化历程，以及堆栈式与单芯片技术的优缺点与适用场景。

 

CMOS图像传感器的发展历史

自从1969年，美国贝尔实验室发明电荷耦合器件（CCD），并提出固态成像器件概念后，固体图像传感器便得到了迅速发展，成为传感技术中的一个重要分支。其实互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器与CCD图像传感器的研究几乎是同时起步的，只是由于当时工艺水平的限制，CMOS图像传感器图像质量差、分辨率低、噪声高，以及光照灵敏度不够等原因，从而没有得到重视和发展。

 

后来，随着集成电路（IC）设计技术和工艺水平的提升，CMOS图像传感器过去的缺点，都被克服掉了，CMOS图像传感器逐渐成为研究的热点，并成为了市场的主流。

图：CMOS图像传感器内部结构示意图（来源：格科微招股书）

CMOS图像传感器最大的优势是可以集成在单片芯片上，它能将图像传感与采集、模拟信号处理电路、模数转换模块、数字逻辑电路、时钟控制电路，以及外围输入/输出电路等都集成在单颗芯片上。其工作原理是，首先通过感光单元阵列将所获取对象景物的亮度和色彩等信息由光信号转换为电信号；再将电信号读出，并通过ADC模数转换模块转换成数字信号；最后将数字信号进行预处理，并通过传输接口将图像信息传送给平台接收。

 

CMOS图像传感器的诞生，一直以来有两种版本。一是在1993年4月，NASA的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）的Dr. Eric R. Fossum团队研制出了CMOS有源像素传感器，不过在NASA的反响并不乐观，因此在1995年，Fossum与他当时的妻子，及他在JPL的同事Sabrina Kemeny共同创办了Photobit公司进行CMOS传感器的商业化。并于1998年推出了第一个产品PB-159，次年推出了PB-100，该芯片被用在了英特尔的一款网络相机Easy PC相机中，将视频会议带入了工作场景。

 

另一个版本是在1989年，英国爱丁堡大学的Peter Denyer教授、David Renshaw博士，及当时在爱丁堡大学做科研的王国裕和陆明莹联袂发表了一篇论文，介绍了他们在CMOS 图像传感器方面的研究工作，并于1990年底芯片流片成功。

 

不管是哪一个版本，在市场的洪流中，他们都淹没在了众多玩家当中，如今的CMOS图像传感器头部玩家主要是索尼、三星电子和格科微等厂商。

 

CMOS图像传感器的分类

CMOS图像传感器按照感光元件安装的位置，主要可分为前照式结构（FSI）、背照式结构（BSI）、以及在背照式结构基础上改良的堆栈式结构（Stacked）。

 

前期的CMOS图像传感器主要是FSI结构，因为这种结构工艺简单；其缺点是，因为它的感光元件在底层，进入的光线比较少，因此成像效果一般。该结构的CMOS图像传感器的像素范围一般在200万像素以下。

 

为了加强整体成像效果，BSI结构应运而生，该技术改变了光线的入射方位，将电气组件与光线分离，有效减少了光子的损耗，大幅提升了CMOS图像传感器的量子效率，提升了暗光和室外场景下的拍照品质。也就是说它相比FSI结构具有感光度和量子效率更高、感光角度更广、像素串扰更低、成像品质更高的优点，缺点是工艺复杂，成本高。此类结构主要应用在500万以上像素的CMOS图像传感器产品中。

 

其实，2003年成立的格科微很早就开始了CMOS图像传感器的研发，并于2005年成功研发出了国内首颗FSI结构CMOS图像传感器；2012年实现技术突破，推出了国内首颗BSI图像传感器。

 

随着市场对CMOS图像传感器像素、帧率、成像效果（比如高信噪比、低照度及动态环境感知等）的要求越来越高，CMOS传感器企业索尼在BSI结构的基础上开发出了堆栈式结构，在上层仅保留感光元件而将所有线路层移至感光元件的下层，再将两层芯片叠在一起，芯片的整体面积被极大地缩减，还可有效抑制电路噪声从而获取更优质的感光效果。采用堆栈式结构的 CMOS 图像传感器可在同尺寸规格下将像素层在感知单元中的面积占比从传统方案中的近 60%提升到近 90%，图像质量大大优化。同理，为达到同样图像质量，堆栈式 CMOS 图像传感器相较于其他类别 CMOS 图像传感器所需要的芯片物理尺寸则可大幅下降。这使得CMOS图像传感器的成本得到了改善，逐渐成为高像素CMOS市场主流。

 

但近年来，行业里出现了另一种与堆栈式截然不同的高像素CIS技术路线——单芯片高像素集成。

 

格科微的单芯片高像素技术

同样是为了满足市场对CMOS图像传感器高像素、高帧率及高成像效果的需求，格科微另辟蹊径，凭借他们在单层晶圆CMOS领域近20年的积累，自主研发了单层晶圆高像素工艺及电路技术，攻破了像素特色工艺和逻辑常规工艺的相容性鸿沟，无需堆叠，即可实现高品质成像。

 

比如说，格科微通过其自有专利技术------FPPI（Floating Ploy Pixel Isolation）隔离技术实现了高像素的同时，还降低了白点及暗电流来源，保障成像品质。从采用了该专利技术0.7μm像素的图像传感器GC32E1的表现就可见一斑。该高像素单芯片CMOS图像传感器，在各个成像指标上与同规格堆栈产品持平。

据公开信息显示，GC32E1支持3200万全像素输出，搭配手机平台Remosaic解码功能，能够得到细节丰富、色彩鲜艳的照片。就算在夜间、暗态等环境下，也可拍出明亮清晰的照片。而且，在视频应用方面，它可支持交错式HDR技术，能在明暗差异大的环境中提升动态范围，避免暗处死黑，或者亮处过曝。

 

值得一提的是，格科微还在片内ADC电路、数字电路，以及接口电路等方面也做创新设计，使得其单芯片高像素CMOS图像传感器能与市场上同规格的双片堆栈产品的模组尺寸兼容，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。

 

格科微目前采用了FPPI专利技术的CMOS传感器产品有GC50B2、GC50E0、GC32E1、GC08A3、GC13A0、GC13A2、GC16B3等，其中，单芯片3200万像素CIS已导入品牌并成功量产，单芯片技术路线可行性、量产能力通过验证。据了解，格科微未来还会持续推出基于单芯片高像素平台的5,000万及以上高像素规格产品。

 

结论

单芯片CMOS图像传感器和堆栈式CMOS图像传感器是目前图像传感技术中应用广泛的两种技术，两者都有其适用的场景和局限性。高像素领域，得益于工艺与技术进步，单芯片CIS优势渐显，可能会成为与堆栈同样重要的技术路线。未来，随着手机成像等终端市场趋于成熟，人工智能、云计算等技术的不断发展，CMOS图像传感器将不断升级，更多的创新和应用将不断涌现。

审核编辑 黄宇