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图像传感器江湖的“三国杀”,网传iPhone14将搭载4800万像素摄像头

最近有消息传出,iPhone14定于9月23日正式发售。还有爆料说,iPhone14将配备4800万像素的主摄像头。如果消息属实,这可是苹果自iPhone6S以来,首次提高摄像头像素。从2015年发售的iPhone 6S,一直到去年发售的iPhone13,苹果一直保持雷打不动的1200万像素“祖传配置”。这次iPhone14突然把像素提高到4800万,业内惊呼:手机摄像头要开始加速内卷了。

消息就是这样,来看看能学到什么知识。

我们知道,这些年智能手机没有颠覆性的技术创新,各手机厂商的性能比拼最后都落在了拍照上。决定手机拍照质量的有三个主要部件:图像传感器、镜头组、影像系统。其中,又属图像传感器最重要。图像传感器是用感光元件把光信号转化成电信号,再把电信号转化成数字信号,传送给图像处理器。这个转化过程直接决定了最后的成像质量,所以非常重要。

从成本占比上看,图像传感器占了整个摄影模块一半以上成本;而整个摄影模块在手机当中,又是仅次于系统芯片和屏幕的第三大成本。换句话说,谁家的图像传感器质量更高、而成本更低,谁就可以在这场手机内卷大战中占得重要先机。

我们再来捋一下:手机厂商的战争在于拍照质量,拍照质量的战争在于图像传感器,那么,图像传感器的江湖由谁在把控呢?下游的手机厂商很多,而上游的图像传感器市场却是高度集中的,索尼、三星和豪威科技这三家,占了全球超过80%的市场份额。2021年它们各自的市场份额是:索尼45%、三星26%、豪威11%。最近十多年来,这三家在图像传感器市场明争暗斗、势力此消彼长,上演了一场精彩的三国杀。

下面,我试着给你梳理一个极简版的图像传感器商战史。

第一回合,豪威掀翻索尼。

在很久很久以前,也就是1970年代到1990年代,图像传感器一直是日本厂商的天下,龙头厂商是索尼和松下。当时图像传感器的主流技术叫CCD,具体技术你不用了解,只需要知道,CCD是一种高质量、高成本、高难度的制造工艺。美国人一直就想挑战日本厂商在图像传感器领域的垄断地位,但一直没找到突破口。

直到1995年,几个华人留学生在硅谷创办了豪威科技,他们用一种叫CMOS的新工艺取代了CCD工艺。你不用了解CMOS到底是啥,只需要知道,这种工艺比原来的CCD工艺的成像质量稍微差一点,但成本和制造难度大幅降低。当时正值个人消费电子兴起,这种更廉价、更容易量产的CMOS工艺一下子就打开了市场,成为图像传感器的主流技术。

这个过程和存储芯片的历史高度相似:1980年代,日本垄断存储芯片市场,他们的储存芯片以高性能、高质量著称,动不动质保25年。进入1990年代,芯片主要应用从大型计算机转向个人电脑,质保25年的储存芯片根本用不上,韩国和中国台湾企业成功以量产廉价芯片抢占了日本存储芯片的市场。

我们回到豪威科技:依靠先进的CMOS工艺,它在2007年成功入选苹果供应链,成为最早的“果链”企业。看到技术趋势已经明朗,索尼倒也不执着于原来的CCD工艺,及时掉头转向CMOS工艺。不过,总归是比豪威慢了半拍。到2010年时,豪威占据CMOS图像传感器市场50%的份额,而索尼仅仅分到7%。

第二回合,索尼反杀豪威。

正当豪威意气风发的时候,突然遭遇厄运。原来,苹果在2011年推出的iPhone4S中,决定把图像传感器的第一供应商换成索尼,对豪威大幅砍单,只是象征性地买一点。苹果这样做,主要是考虑供应链的稳定性。索尼有自己的晶圆厂,自己设计、自己生产;而豪威没有工厂,只从事设计,生产得外包给代工厂。从供货稳定性上说,显然是索尼更可靠。

拿下苹果大单后,为了进一步坐稳苹果“第一供应商”的地位,索尼又一咬牙,投了1000多亿日元来搞CMOS工艺研发,终于在2013年搞出了比豪威更先进的堆叠式CMOS工艺,反杀豪威。到2014年苹果推出iPhone6时,全部型号的摄像头都用索尼,豪威被彻底踢出苹果供应链。豪威在图像传感器领域的市场份额,从巅峰时的50%暴跌到不足10%。

第三回合,三星剑走偏锋。

就在索尼和豪威缠斗的时候,三星趁势崛起,吃下了百分之十几的市场份额。不过,由于技术落后索尼太多,冲击不了高端,只能去抢占中低端市场。三星自身的旗舰机型,还得用索尼的传感器。

直到2019年,三星剑走偏锋,推出1亿像素传感器,成功引爆了市场关注。不了解技术的消费者可能会认为,苹果用的索尼传感器才1200万像素,而三星直接搞出了1亿像素,这成像质量岂不是提高将近10倍?

其实不能这么简单对比。图像传感器最重要的是尺寸,尺寸越大、进光量就越多,成像质量就越好。如果尺寸不变,只是把同样的面积切割为更小的像素点,它们之间反而会相互影响,产生更多的热噪。总之你只要知道,离开了传感器尺寸单独谈像素,就是耍流氓。

但三星这波操作确实是厉害。你想,2000元的手机,像素参数竟然比苹果还牛得多。这性价比,谁不心动?2019年,索尼的市场份额是48%,三星是18%,相差30个百分点;到2021年,差距已经缩小到了23个百分点;今年上半年,差距只剩16个百分点。三星正在对索尼步步紧逼。

第四回合,豪威触底反弹。

高端市场有索尼霸占,中低端市场有三星抢食,双雄挤压下,豪威竟然还没有死,而且正在触底反弹。怎么回事?这位没落的硅谷新贵,在2018年被中国半导体公司韦尔股份收购,变成了一家中国企业。当时国产手机的普遍配置是,向后的主摄像头用索尼或者三星传感器,而向前的副摄像头用其他像素更低的传感器。韦尔股份买入豪威,就是想主攻副摄像头市场。

没想到,2018年中美贸易摩擦开始,中国手机芯片的国产替代开始加速。作为备胎的豪威传感器,有了更重要的任务。豪威也够争气,在技术上奋起直追,用两年时间拉近了与索尼、三星的距离。到2020年,华为和OPPO都开始大量采购豪威传感器,小米10的高端旗舰机更是主副摄像头全部换成豪威,豪威在国产手机摄像头中逐渐由备胎转正,并且正在重新挤进高端市场。

顺便提一句,在图像传感器市场排名第四的企业,叫格科微。这是一家土生土长的中国企业,主攻1300万像素以下的低端市场。单从数量上说,目前格科微传感器的出货量已经是全球第一,一个月能卖出1亿片。

回顾这段,我有一个感悟:1990年代个人消费电子的兴起、2007年后苹果产业链的出现、2018年后国产替代的加速……在历史的每一个转角处,都藏着后来者弯道超车的机会。

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