中国CIS崛起，索尼带头反击

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近日，索尼发布2024财年业绩报告，因2024年主要客户销售额不及预期，叠加中国高端CIS厂商竞争加剧，致使其CIS市场份额与上一年持平，原本计划在2025年实现60%市场份额的目标只能无奈推迟。

这一消息不仅折射出当下CIS市场的格局变动，更串联起行业数十载的起伏轨迹。

回顾CIS市场发展史，可谓波澜起伏。早期，索尼、三星等日韩大厂凭借先发优势和技术壁垒在CIS领域独占鳌头，几乎处于垄断地位。然而，随着时间推移和市场需求推动，以韦尔股份、思特威、格科微等为代表的中国企业如雨后春笋般迅速崛起，在安防、车载、消费等领域突破技术瓶颈，正从追赶者向竞争者蜕变。

如今，在全球CIS市场的版图中，中国高端CIS逐渐崭露头角，从日韩独大到中外对垒，正不断冲击着原有的市场格局。

全球CIS竞争格局，变迁

在CIS产业早期，各国企业在该领域可谓多点开花。

1970年代，CCD（电荷耦合器件）技术率先实现图像传感商业化，但成本高昂且功耗较大。1976年，中国台湾工研院引入CMOS工艺技术，开启了亚洲半导体产业的早期探索。

1993年，CMOS图像传感器（CIS）技术正式诞生，但受限于工艺水平，早期产品主要应用于低端摄像头，市场规模有限。

1997年，中国科学家王国裕和陆明莹领衔开发出全球首款512x512彩色CMOS图像传感器，解决了自动曝光控制等关键技术难题，为后续CIS产业化奠定基础。与此同时，美国Agilent（惠普）、ST（意法半导体）等企业主导早期CMOS市场，2000年Agilent市占率高达51%。

来到新世纪，智能手机催生CIS爆发式增长。

2001年，诺基亚手机搭载30万像素CMOS摄像头，标志着CIS正式进入消费电子领域。2009年，索尼推出背照式（BSI）CIS技术，显著提升低光成像能力，随后被iPhone 4S采用，推动智能手机摄像性能革命。三星则在2013年推出ISOCELL技术，通过物理隔离减少像素串扰，进一步优化成像质量。

2010年后，智能手机多摄趋势进一步推动CIS需求激增。2010-2019年，全球CIS销售额增长三倍，成为增速最快的半导体品类之一。

彼时，索尼凭借BSI和堆栈式技术，市场份额从2010年的7%跃升至2015年的35%，超越三星成为行业龙头。2017年，索尼又发布采用3D堆叠技术的IMX400，持续引领CIS产业发展潮流。

至此，以索尼和三星为代表的日、韩双雄，成为CIS市场的主导。

索尼通过与苹果深度绑定，占据高端手机CIS市场70%以上份额，2022年全球市占率达42%；三星依托垂直整合优势，在中高端市场与索尼分庭抗礼，并通过代工模式扩大产能，2022年市占率19%。

但市场风云变幻，中国厂商开始强势崛起，极大地改变了CIS行业竞争格局。

2019年，韦尔股份完成对豪威科技的收购，构建“设计+制造+封测”全产业链能力，成为全球第三大CIS厂商。

随着智能手机、安防、车载等应用领域蓬勃发展，对CIS需求猛增，中国企业迎来发展机遇。国内CIS厂商在传统市场积极争取应用机会，不断提升产品性能，从最初聚焦中低端市场，逐渐向高端迈进。在安防领域，我国自2010年大力推进平安城市、智慧城市等项目，大规模安防监控基础设施建设，为国内CIS行业注入强劲增长动力。

与此同时，国内晶圆代工和封装测试等产业链配套能力不断提升，为CIS市场发展提供有力支撑，诸多CIS企业如韦尔股份、格科微、思特威等在技术突破和市场拓展上成绩斐然。豪威（韦尔股份）在智能手机、汽车电子等领域稳固地位并不断突破；格科微原本主打低端手机、消费电子，现通过模式转型，从Fabless转向Fablite，打通设计-研发-制造-测试-销售全环节，试图向高性能拓展；思特威在安防监控领域全球领先、车载电子、机器视觉等领域技术实力逐步增强 。据相关数据统计，2023年CIS国产化率从2018年的8%已提升至25%。

可见，随着技术迭代与市场分化并行，CIS行业竞争愈发激烈。

索尼虽仍具技术和市场优势，但受大客户订单波动和中国市场竞争影响，压力骤增。一方面，中国厂商凭借性价比优势与日益提升的技术水平，在中低端市场稳固脚跟的同时，逐步向高端市场渗透，挤压索尼等传统巨头的市场份额；另一方面，全球市场需求变化、主要客户销售额波动，以及新兴市场竞争加剧，都给索尼实现市场份额目标带来重重阻碍。

三星也将部分CIS产能转向存储芯片（如HBM），市场份额逐年下降。

然而，中国厂商在实现国产化替代的进程中也面临挑战，如中低端市场可能面临价格战挑战、高端技术突破、品牌影响力提升等。展望未来，CIS产业竞争将持续白热化，技术创新、市场拓展、成本控制等将成为企业制胜关键。

CIS市场的发展历程，本质是技术创新、应用拓展与全球产业竞争相互作用的结果。从日韩垄断到中国崛起，从智能手机、安防监控到汽车电子，再到AR/VR、人形机器人等新兴场景，CIS行业始终在变革中寻找新的增长极。

未来，随着中国厂商在高端技术上的突破和新兴市场的爆发，全球CIS竞争格局或将迎来更深刻的重构。

在此趋势下，索尼、佳能、松下等日本企业并未松懈，正凭借深厚技术底蕴与前瞻性布局，力求继续领航CIS行业发展。

索尼，动作频频

2024财年，尽管索尼CIS业务增长未达预期，但其影像与传感解决方案（I&SS）部门仍交出亮眼成绩单：销售额同比增长12%至1.799万亿日元，营业利润增长35%至2611亿日元，以53%的市场占有率稳居CIS市场榜首。

作为CIS领域的老牌劲旅，索尼面对市场变化，动作频频。

在产能扩充上，于泰国扩建CIS新产线，与台积电合资公司JASM在日本熊本县紧密协作，并购置土地筹建新厂，为后续发展夯实基础。

另外，面对CIS市场变化，索尼还从技术走势、市场布局、工艺策略、战略合作、投资重点等多维度积极布局，力求巩固行业领先地位。

预计2024-2030财年，

索尼CIS业务CAGR达9%

2025年6月13日，索尼半导体公布CIS业务战略，围绕灵敏度/噪声、动态范围、分辨率、读出速度和功耗五大功能轴推进发展。其CFO高野康弘强调，索尼将发挥平衡产品性能的优势，加速新技术落地，尽管60%市占率目标推迟，但战略决心不变。

对于未来图像传感器市场，索尼预测2024财年到2030财年的复合年增长率（CAGR）约为 9%。预计I&SS部门2025财年销售额增长至1.96万亿日元、营业利润增长7%至2800亿日元并创历史新高，首席财务官Sue Lin解释称增长动力来自移动传感器尺寸扩大，即便日元预计升值也能通过产品溢价支撑业绩。

CIS市场价值基础预测

（图源：索尼半导体解决方案）

索尼集团总裁十时裕树表示，移动设备图像传感器将持续向大尺寸演进，为满足客户对分辨率、噪声性能等需求，将引入新一代制造工艺，结合双层晶体管像素堆叠CMOS技术，打造高附加值产品。新工艺投资将聚焦移动传感器，分阶段实施至2030年，规模接近上一中期计划的9300亿日元，投资节奏与熊本新工厂投产进度挂钩，基于需求评估避免前期不必要投入。

“视频”引领，CIS迈向“更高密度”

在中长期业务方向上，I&SS部门明确将主力移动图像传感器定义为“增长驱动业务领域”，工业/社会基础设施用摄像头和图像传感器为“盈利业务领域”，车载传感器、系统解决方案、OLED微型显示器、半导体激光器等为“战略业务领域”，并围绕各方向开展业务。

索尼半导体总裁指田真司指出，“视频”是市场增长核心驱动力，二维（2D）成像技术是关键，需融合深度、时间和光谱等多维度信息提升传感器价值。

图像传感器技术演进的方向

（图源：索尼半导体解决方案）

未来移动摄像头需在灵敏度/噪点、动态范围、分辨率、读取速度和低功耗五个方向全面发展，索尼将发挥综合技术优势，消除性能间的权衡取舍。

移动相机性能演进的五大轴心

（图源：索尼半导体解决方案）

顺应智能手机摄像头发展趋势，索尼依靠技术革新推动业务，大尺寸趋势预计持续至2030财年，但主摄像头尺寸从2028财年起趋于稳定，副摄像头尺寸在2029-2030财年小幅增加。

移动图像传感器市场尺寸更大化的预测（高端机型）

（图源：索尼半导体解决方案）

指田真司认为，仅靠尺寸增加来提升面向未来视频性能市场的特性存在局限，“高密度”将成新发展方向，包括平面方向的工艺节点调整和垂直方向的多层化，通过元件高密度安装提升传感器性能。

工艺与技术创新：

尖端与成熟并存，三层堆叠升级

在工艺节点上，索尼采用尖端与成熟工艺并存策略。现有成熟工艺可平衡特性与成本，但提升性能已近极限，需推出尖端工艺实现突破。两种工艺按需使用，根据用途灵活调整，尖端工艺用于推动“实时创作”，成熟工艺用于平衡性能与成本，提高设施利用效率。

工艺节点适配

（图源：索尼半导体解决方案）

技术创新上，索尼发力多层技术，采用升级后的三层堆叠技术。以双层晶体管像素堆叠CMOS传感器为基础，三层堆叠可在像素和逻辑间叠加功能，增强性能。

关于多层化技术

（图源：索尼半导体解决方案）

通过工艺节点适配和多层化可实现特性增强。将先进工艺与多种技术结合，能改善灵敏度/噪声和动态范围。多层化通过整合RGB像素、基于事件的视觉传感器（EVS，仅捕捉拍摄对象变化）以及逻辑电路，可实现高清、高帧率的视频捕捉，拓展至更多应用领域。

通过工艺节点调整和多层化实现特性增强的示例

（图源：索尼半导体解决方案）

市场布局：

车载成战略重点，深化战略合作

车载业务被索尼定位为“战略业务领域”，多镜头摄像头趋势推动市场增长，预计到2030财年，车载摄像头市场规模相较2019财年增长超七倍。

车载市场多镜头摄像头的预测

（图源：索尼半导体解决方案）

索尼关注汽车行业趋势，重视车载摄像头识别性能，聚焦动态范围、LED闪烁抑制、分辨率、灵敏度/噪声等性能提升，消除特性间的矛盾，加强与汽车制造商合作。索尼设定2026财年实现43%车载市场份额目标，2024财年已达37%，按计划稳步推进。

车载摄像头性能的五大发展方向

（图源：索尼半导体解决方案）

指田先生强调，汽车领域商业化十多年后终于看到收益贡献，在第五次中期经营计划期间实现盈利是必须达成的绝对目标，并将以此为基础持续开展业务。

在战略业务领域，索尼与希捷合作15年开发的HAMR技术HDD半导体激光器计划于2024财年量产，并与西部数据建立合作关系。索尼看好该领域前景，预计客户群将不断扩大，HAMR业务中长期将稳步增长。

关于 HAMR 的半导体激光器

（图源：索尼半导体解决方案）

在传感器前端和逻辑领域引入先进工艺

索尼在图像传感器领域持续推进工艺精细化与逻辑电路升级，以巩固技术优势。

在传感器工艺方面，索尼认为微细加工技术无法唯一决定传感器特性，其利用40纳米工艺提升特性，结合专有技术扩展五边形特性（灵敏度/噪声、动态范围、分辨率、读出速度、功耗）。因视频需求增长使特性提升接近极限，索尼将通过28nm至22nm设备组提高前端工艺精度，采用高密度方法改善暗光特性，均衡扩展五边形特性，优先从各像素尺寸关键特性入手，新工艺在长崎工厂推行，本中期计划（2024-2026财年）进行开发投资，量产投资在下一中期计划后实施。

逻辑电路上，索尼专注40nm和22nm，计划引入12nm工艺，通过提高数字信号处理集成度实现低功耗、高速度、高功能。12nm工艺按产品组合应用，台积电JASM计划采用该工艺，索尼向台积电下单，由其分配晶圆厂，JASM正增加22nm和12nm产能，索尼12nm晶圆厂尚未量产，将由台积电选择首家量产晶圆厂。

索尼：投资计划有调整，仍聚焦核心业务

此前，索尼设定到2025年实现图像传感器市场60%价值份额的目标，但已透露该目标将推迟数年。高野强调，虽市场份额目标推迟，但赢得市场的目标不变，公司将继续朝着60%的目标运营业务。

图像传感器资本投资计划

（图源：索尼半导体解决方案）

在第五个中期计划中，公司原计划谨慎投资，将资本投资维持在比第四个中期计划（约9300亿日元）更低水平。然而，由于移动传感器尖端工艺引入早于预期、建设成本上升等因素，投资额预计将增加，与尖端工艺相关的资本投资规模预计占第五个中期计划期间的一半左右。此外，公司计划在下一个中期计划（2027-2029财年）逐步引入先进工艺量产，索尼称此期间图像传感器资本投资总额“可能接近上一个中期计划的规模（约9300亿日元）”。同时，为提高投入资本效率，公司将继续探索包括各种轻晶圆厂措施在内的最佳形式，以合理控制投资水平。

面对CIS行业的激烈竞争，索尼在技术创新、市场布局和资本投入等多方面积极谋划，力求在未来市场中继续引领行业发展。

佳能，积极破局

承诺继续自主研发传感器

佳能在CIS市场虽份额不及索尼，但也在积极破局。

在图像传感器研发领域，因高昂成本，多数制造商选择与索尼半导体等公司合作，但佳能是其中的少数坚持自主研发者。

今年2月，在日本横滨举行的CP+展会期间，佳能执行团队接受采访时明确表达了维持公司内部图像传感器开发工作的意愿。佳能执行副总裁兼影像集团负责人Go Tokura表示，尽管传感器开发需大量投资，佳能仍会坚持当前方向，持续为相机的内部传感器开发投入资源。他强调，保持内部开发战略至关重要，这有助于佳能维持产品差异化，例如实现高质量的R1十字型自动对焦功能。

在全局快门技术方面，虽然索尼是目前唯一推出配备全局快门消费级相机的制造商，但佳能在工业和科学产品线中已拥有众多全局快门传感器。关于是否将这项技术引入可换镜头消费级相机，Tokura表示，佳能深知全局快门的重要性，也清楚其面临的挑战，比如动态范围问题。佳能认为目前全局快门技术的优势不足以弥补其带来的性能牺牲，至少在现阶段不会贸然引入。

而在高分辨率传感器领域，尽管佳能暂无推出旗舰R1相机高分辨率版本的计划，但其传感器开发团队已取得显著成果。

今年1月，佳能发布了一款4.1亿像素（24,592×16,704像素）的35毫米全画幅CMOS传感器，创下该规格传感器的像素新纪录，其分辨率相当于24K（全高清的198倍、8K的12倍），用户可对图像任意裁剪并大幅放大仍保持高分辨率。

图源：佳能

不同于多数超高像素传感器采用中画幅或更大画幅，该传感器采用35mm全画幅格式，能与全画幅镜头组合使用，助力拍摄设备小型化。

为解决高像素带来的数据读取时间延长问题，它采用背照式堆叠结构和重新设计的电路图案，实现每秒3280万像素的超高读出速度，可每秒8帧传输视频，还具备“四像素合并”功能，启用后能以每秒24帧拍摄1亿像素视频并提升灵敏度。

Tokura透露，公司正开发通用无反相机传感器，以跨领域共享方式推进技术研发，虽暂无法透露具体产品计划，但希望发挥该传感器性能实现更大打印尺寸、更精细分辨率并提升帧率、灵敏度和信噪比，不过他指出以现有技术开发一亿像素相机需在高感光度、连拍等多方面妥协，否则价格飙升且尺寸难符舒适拍摄需求，故目前商业化时机尚未成熟，但未来有信心实现目标。

该传感器预计应用于监控、医疗、工业等需极高分辨率领域，是佳能凭借多年影像技术积累推出的突破性产品，其还在同步推进SPAD传感器等技术研发，持续为社会发展贡献力量。

推出高动态范围SPAD传感器，

突破光环境限制

2025年6月12日，佳能在日本京都举行的超大规模集成电路技术与电路研讨会上宣布，已开发出一款2/3英寸SPAD（单光子雪崩二极管）传感器。

佳能新开发的SPAD传感器（原型）

据了解，该传感器像素约210万，动态范围达156dB，通过独特的“加权光子计数”技术，解决了传统SPAD传感器在高照度下的白斑问题与高功耗痛点，同时实现低光环境与强光对比场景的清晰成像，目前正推进量产规划。

加权光子计数技术的简化图示：第一个入射光子到达的时间越早，入射光就越亮

SPAD传感器基于“光子计数”原理，可逐颗检测入射光子并计数，具备无噪声读取与高精度测距能力。但传统SPAD依赖逐颗光子计数，存在两大局限：

• 高照度失效：强光下光子数量超出处理阈值时，无法分离单个光子，图像出现白斑；

• 功耗过高：每个光子独立计数消耗大量功率，制约实际应用场景。

而佳能采用的“加权光子计数”技术的新方案，通过“时间-照度”关联估算光子总量，在动态范围、功耗与抗闪烁性能上实现质的提升。佳能新传感器采用创新技术路径：

• 光子数量估算替代逐颗计数：利用光子入射频率与照度的相关性，通过测量首颗光子到达像素的时间，估算特定时间段内的光子总量。此举避免了强光下的光子“过载”，杜绝白斑现象，同时将动态范围提升至传统传感器的5倍（156dB）。

• 功耗与抗闪烁性能优化：通过降低光子检测频率，每像素功耗减少约75%；针对LED光源（如交通信号灯）的闪烁问题，技术可减轻光线波动对成像的干扰。

加权光子计数可以在高照度和低照度下检测光子

佳能预计该传感器将在三大领域发挥作用：

• 车载与自动驾驶：解决传统CMOS传感器在隧道出口、夜间等明暗突变环境中的可视性问题，满足自动驾驶安全标准对传感器的高动态范围需求；

• 监控与工业检测：低光环境下的清晰成像能力，适用于安防监控、工业设备状态监测等场景；

• 特殊环境拍摄：结合SPAD传感器原有的高速测距功能，可用于需要精准距离感知的专业设备。

凭借156dB的出色高动态范围性能，可捕捉清晰的图像，包括明亮和黑暗的物体

此次技术突破是佳能持续投入传感器自主研发的成果之一。佳能表示，将继续通过跨领域技术共享优化SPAD传感器性能，力争实现量产落地，为解决自动驾驶、公共安全等社会课题提供技术支撑。

整体来看，佳能有望依托自身光学技术优势，持续优化CIS性能，提升在新兴应用场景中的竞争力，拓展市场版图。

松下，发力CIS

松下则在工业垂直雪崩光电二极管（VAPD）CMOS图像传感器上发力。

日本松下公司的Inoue等人在题为《基于垂直雪崩光电二极管 (VAPD)的CMOS图像传感器的稳健像素设计方法》的论文中写道：我们提出了一种基于垂直雪崩光电二极管的CMOS图像传感器的稳健像素设计方法，考虑了三个关键的实际因素：

（i）“无保护环”像素隔离布局

（ii）对施加电压和温度“不敏感”的器件特性

（iii）在强光照射下稳定工作。

通过解决电场集中和像素隔离之间的权衡关系建立了“无保护环”像素设计。通过模拟和实验验证了优化策略的有效性。为了实现对电压和温度变化的不敏感性，全局反馈电阻器可以有效抑制光子检测效率和暗计数率等器件特性的变化。还引入了像素内溢流晶体管以增强对强光的抵抗力。通过对122种不同芯片进行特性分析，并对5种芯片进行高温强光照射操作测试，在125°C下进行1000小时，承受相当于10kLux的940nm光照，从而验证了所制造的VAPD-CIS的稳健性。

未来，松下可能会将此类技术进一步优化并拓展应用范围，在工业检测、安防监控等对传感器稳定性要求严苛的领域深耕，以技术创新塑造差异化竞争优势。

由于内容比较专业，具体内容和测试验证结果，感兴趣的朋友可点击文末“阅读原文”自行查阅：《基于垂直雪崩光电二极管 (VAPD) 的CMOS图像传感器的稳健像素设计方法》。

论文部分截图

结语

从索尼的多元因素推动到佳能的高动态范围SPAD传感器，再到松下的鲁棒像素设计，日本厂商正以技术创新回应CIS市场挑战。

与此同时，中国CIS企业在国产化替代之路上加速追赶，不断向高端市场发起冲击。未来，全球CIS市场的竞争将更趋激烈，技术迭代与市场重构并行，一场围绕CIS性能与应用场景的较量正全面展开。

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