手机、数码相机，亦或是平板电脑、无人机、运动相机，但凡能拍出数码相片的设备，必然需要一种名为CMOS图像传感器的半导体器件。

所谓CMOS，是Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体的英文缩写。这不明觉厉的化学物质术语，基本能让绝大多数普通吃瓜群众失去了想了解这是个什么玩儿意的兴趣。

不过，其实用在摄像里的CMOS的原理没有那么复杂。简单来说，采用CMOS这种半导体设计工艺的图像传感器，或者说CIS（CMOS image sensor，CMOS图像传感器的英文）可以通过传感器阵列上一个个光敏二极管将外界光照经由光电效应转化成不同强度的电信号，进而再将不同强度的电信号通过模数转换转化成不同的数字比特。

于是，五彩斑斓的光影世界，经由CIS，转化成了数字图像上不同像素上的比特的高低，最终通过手机屏幕、电脑屏幕等各类屏幕，被还原成原先的画面。

所以，所谓的CMOS图像传感器，其实就是数字时代的胶片，二者实现的功能基本是一样一样的。只不过胶片通过其上面的光敏物质感受光照通过化学反应形成不同色彩，而CMOS则通过光电效应最终将不同的光信号转化为屏幕上的像素点。

从以上描述不难看出，由于CMOS图像传感器涉及到宇宙最强“镜头”——人眼能看到的光的世界到数码图片每个像素上比特的还原，因此，CMOS图像传感器的质量，决定了数字图像最终成像的好坏。CMOS图像传感器并不是说多难造，而是说要看造出来的质量有多高。

所以，CMOS图像传感器属于典型的精密电子元器件，该领域一直被发达国家企业，尤其是影像技术领域强国日本所把控。

中国CMOS传感器企业“拔地而起”

21年年中，日本经济新闻发布了2020年数码相机与CMOS图像传感器全球市场份额数据。在数码相机榜单中，出货量前五名均为日本企业，其中佳能占据接近一半市场。

而在CMOS图像传感器榜单中，日本索尼占据接近一半的市场份额，韩国三星由于在手机领域近些年的积累，其CMOS图像传感器也拿下了很大的市场，占据第二的位次。

而虽然前五中看似无一中国企业，可实际上市场份额第三的美国企业豪威，却已经被中国企业收购了。

豪威科技，英文名omnivision，本是一家1995年成立于加利福尼亚的地道的美国半导体企业，一直到2000年初，豪威还是CMOS图像传感器领域中的领头羊，但后来日本索尼和韩国三星开始进入该市场。

从历史经验来看，但凡有早已熟悉地狱内卷模式的亚洲企业进入的高科技领域，欧美企业往往会逐渐败下阵来。

于是乎，豪威科技高端市场逐渐被蚕食，而低端市场更加搞不过可以用低成本玩死你的中国韩国企业。

每况愈下的豪威科技，甚至彻底失去了苹果手机的图像传感器订单，最终在2015年5月，被由中信资本、北京清芯华创和金石投资等组成的中资财团以19亿美元收购，并于2019年5月几经周折被转手到中国芯片企业韦尔股份的手中。

而2019年已经是中美科技战硝烟燃起、华为等企业遭到实体清单制裁的年份，可美国外国投资委员会(CFIUS)依然正式审阅通过了韦尔股份收购豪威科技的交易材料，并确定上述交易不存在未解决的国家安全考虑因素，原因无疑只有一个：那就是豪威科技确实在图像传感器领域已经丧失了技术领先优势。

不过，所谓瘦死的骆驼比马大，就算豪威早已没有当初在CMOS传感器领域的统治地位，但不同于索尼、三星在性能上的极致追求，豪威科技的优势是依靠多年的积淀形成了完善的产品体系，针对不同应用领域的各类应用设备都有定制化的产品解决方案，如今依然在不需要使用高端CMOS传感器的安防、医疗、汽车、笔记本等工业领域占据超过一半的市场。同时，也在中低端手机CMOS图像传感器领域依然保有一席之地。

豪威科技，成为了中国CMOS图像传感器领域面向中端市场的定海神针。

而除了豪威外，在CMOS图像传感器全球市场份额排名榜单中可以看到一家份额不高，名为GALAXYCORE的名不见经传的企业。这家企业看似外企，但其实其中文名字为格科微，是一家在科创板上市的彻彻底底的中国本土企业，相比豪威科技收购而来的身份，无疑更正统。

但其产品主要面向低端市场，不过也因此更有市场。2021年一季度全球智能手机CIS芯片出货量数据显示，格科微拿下了34%的份额，位居全球首位。

不过，纵使现在已经有了豪威和格科微，但CMOS图像传感器高端市场依然被索尼+三星两强牢牢占据。而一众中国手机企业，就算已经把手机卖到了全球销量榜上的前三，也依然需要依靠首发最新型号索尼CMOS图像传感器作为旗舰机卖点。

而华为在被列入实体清单后，一度更是遭遇索尼CIS断供，虽然后续供货恢复虚惊一场，但这无疑给中国消费电子企业敲响了警钟。

而对另一家也要靠顶尖CMOS图像传感器吃饭的中国新锐科技企业——无人机领域全球老大大疆来说，在被美国列入实体清单后，同样也会对CIS的供应感到担惊受怕。

不过，高端CIS国产替代近期迎来了转机。一家坐落于聚集全国顶尖光学人才中科院长春光机所（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所）所在地长春、多年以来默默无闻搞CIS研发的科技企业长光辰芯近日发布消息，明确表示已经完成了两款8K超高清CMOS图像传感器的研制，同时基于两款图像传感器，完成了全国产化、自主可控、具备竞争力的8K超高清摄录机的研制工作。而在该研发牵头单位中，赫然写着大疆的名字。

如果仅仅是一家成立于2012年的年轻创业期企业的产品发布，可能还会让人心生疑惑，不过大疆的介入无疑证明了该产品研发就是为了面向市场。

而如果长光辰芯的高端CIS产品真的能推向市场，那么至此，国产CIS将在高中低端领域全面开花，完成最后一块拼图的搭建，在CIS领域即将实现对卡脖子困境的突破。

国产手机造“芯”计划已拉开序幕

2019年开始，美国频频“出手”，多次出台相关禁令，华为因此陷入了“无芯可用”的窘境。仅仅两年时间，原本已经在全球智能手机市场上“坐二望一”的华为，销量断崖式下滑，目前已跌出前五。芯片也由此成为了高热度和高敏感的全民话题。尤其是在疫情冲击产业链造成芯片短缺、涨价的背景之下，无论是在资本市场，还是手机、汽车、智能终端等多个行业，芯片都成为了焦点。

于是，华为“断芯”后，小米、OPPO、vivo等国产手机厂商布局芯片产业链的脚步明显加快了，而且是自主研发和投资产业链“双管齐下”。

来自天眼查的数据显示，据不完全统计，2019年以来，OPPO广东移动通信有限公司投资经营范围“芯片、半导体、集成电路”的相关企业达60多起，约占2017年以来总投资量的48%；小米科技有限责任公司投资经营范围含“芯片、半导体、集成电路”的相关企业达160多起，约占2019年以来总投资量的18.9%；维沃移动通信有限公司（vivo）投资经营范围含“芯片、半导体、集成电路”的相关企业达5起，约占2019年以来总投资量的28%。

而如果从芯片产业链角度来看，天眼查数据显示，我国目前有超31.2万家企业名称或经营范围含“集成电路、芯片”。近五年来，我国芯片相关企业（全部企业状态）年注册量整体呈现上涨趋势，年增速保持在30%以上。其中，2020年新增相关企业数量最多，超7.2万家，增速高达30%。

实际上，早在2014年，小米已经开启了“芯计划”，成立了专门负责芯片研发设计的松果电子。2017年，小米松果发布了首款手机芯片——澎湃S1，这也使得小米成为继苹果、三星、华为之后第四家能够自研SoC（系统级芯片）的手机厂商。

但小米的芯片之路走得并不平坦，之后澎湃芯片就鲜有消息了。直到今年3月，小米才“复活”了澎湃芯片，并发布了专业影像芯片——澎湃C1。

“澎湃C1虽然是一颗小小的芯片，规模不大，但对小米影像来说却是里程碑式的节点。我们之前在芯片领域上走过弯路，也曾困难重重，但我们从未放弃，澎湃C1是我们重新出发的起点。”小米集团创始人、董事长兼CEO雷军如是表示。

芯片的研发、设计和制造的难度都是超乎想象的，即使华为投资千亿打造海思，也是从2004年起步直到2014年才算基本站稳脚跟，但也只做了芯片的研发和设计，并不能制造芯片，仍需要外部代工。

“计算摄影”成手机竞争焦点，差异化从芯片开始

在刚刚结束的苹果秋季发布会上，对于略显平淡的iPhone 13系列，计算摄影成为了其为数不多的亮点。毕竟，影像功能已经是用户在选择智能手机时会考虑的重要因素，而且正在变得越来越重要。

实际上，华为、荣耀、小米、OPPO、vivo等国产品牌也都在纷纷加码研发，试图在影像功能上形成差异化竞争力。华为靠着自研芯片突破了手机摄影的传统极限，拍照效果尤其好（特别是在夜景、广角、微距、逆光、抖动等场景下），这成为了华为手机热销的一大卖点，也是其能站稳高端市场的重要因素。

手机影像功能的强弱主要来自三个方面：摄像模组、芯片和AI算法。硬件上的“堆料”是不能带来根本性优势的，有没有差异化，关键在于各家系统和芯片的深度调优以及算法上的高低。而对于小米、OPPO和vivo来说，在暂时仍需要使用通用SoC芯片的前提下，配合一颗独立的ISP（图像处理芯片）芯片以及提升算法能力，就成为了阶段性的破局之路。

今年3月，小米发布旗下首款折叠屏手机MIXFOLD，其率先搭载了小米独立自主研发的专业影像芯片——澎湃C1。

“小米MIX FOLD如此之强的影像表现，就是得益于我们在这款手机上第一次采用了全新自研ISP芯片澎湃C1，作为手机影像的‘大脑’，它脱离SoC，独立在主板之上。”雷军透露。

从芯片开始打造差异化竞争力的还有vivo。早在2019年，vivo在X30系列上就搭载了与三星合作研发的5G Soc芯片Exynos 980，这是vivo在芯片领域的首次试水。2020年vivo又与三星达成了第二次合作，推出了Exynos 1080。

今年8月，历时24个月、研发团队投入超300人、vivo自主研发打造的专业影像芯片V1也在vivo X70系列上完成了首秀。这颗自研芯片不仅带来了高性能、低功耗、低延时的全面提升，也帮助vivo X70系列在计算摄影方面实现跨越式升级，更为vivo喊出“做手机影像No.1”的目标增加了不小的底气。

而一贯不怕出手晚的OPPO似乎最沉得住气。据媒体报道，OPPO代号为“马里亚纳计划”的自研芯片计划一直在推进中。OPPO副总裁、研究院院长刘畅曾对外透露，OPPO正在研发一款用于智能手机辅助运算的芯片“M1”，而OPPO也早在一年前就向欧盟知识产权局申请了OPPO M1的商标。业内传闻，这款6nm制程工艺的芯片将会在今年年底前揭开面纱。

相比于Soc芯片，ISP芯片的研发难度要低一些，成本和时间投入的挑战也小一些，但却可以提升手机的影像能力，增加手机的差异性和卖点。因此，对于小米、OPPO和vivo来说，从ISP起步开始进行芯片领域的尝试和突破，是相对稳健的研发策略，也是一个好的开端。

文章来源： BOO聊通信，中国经济周刊