国产CMOS图像传感器产业突围与未来方向

曾经，CMOS图像传感器（CIS，CMOS Image Sensor）的核心技术被少数国家垄断，中国作为全球最大的电子设备制造国，却长期依赖进口。如今，以豪威、格科微、思特威为代表的中国企业，已在全球CIS市场占据一席之地。国产CIS的逆袭之路，不仅是一场技术攻坚，更是中国半导体产业自主可控的缩影。

CMOS图像传感器技术的故事始于20世纪60年代，彼时CMOS的工作原理被初步构思，但受限于微细加工技术，直到90年代才实现商用化。早期数字成像领域由CCD（电荷耦合器件）主导，凭借优异的灵敏度和画质占据市场，但CCD存在工艺复杂、功耗高、成本高的短板。2004年，CMOS传感器因技术改进实现出货量反超CCD，此后凭借低功耗、高集成度、低成本的优势，迅速主导数码相机、手机等消费电子市场。

行业早期竞争异常激烈，豪威科技创始人陈大同曾在文章中回忆：“1995年全球仅2-3家初创公司开发CIS，1996年ISSCC大会后半年内，就有20-30家公司涌入，包括Intel、HP、Sony等巨头，每家都有几百人团队、投入几亿美金，一时间巨鳄环绕。”

2000年后，日本企业成为CMOS技术革新的核心力量。索尼2012年推出全球首款量产堆叠式CMOS“ExmorRS”，通过堆叠结构实现高画质与紧凑尺寸的结合，奠定高端市场地位；其后续研发的三层堆叠传感器更支持多模态传感与片上AI处理，推动行业从“追求分辨率”向“智能传感”转型。技术路线上，背照式（BSI）由豪威科技2007年首次商用，解决传统前照式（FSI）光利用率低的问题；全局快门（GS）技术则克服卷帘快门（RS）的成像畸变，广泛应用于汽车、无人机等场景。 

当前全球CMOS图像传感器（CIS）市场保持稳健增长，2024年市场收入同比增长6.4%，达232亿美元，预计2030年将增至301亿美元，复合年增长率4.4%。市场呈现“头部集中、中国崛起”的格局，索尼以近45%的市场份额领跑，三星、豪威紧随其后；以思特威为代表的中国企业增速迅猛，2024年营收同比增长105.7%，逐步拓展至移动、车载领域。

未来，行业将向更高信噪比、更优弱光性能、更紧凑设计演进，汽车ADAS、安防监控、医疗成像等领域成为增长重点，技术方向聚焦3D堆叠、超表面光学、基于事件的成像等创新。

中国企业对CMOS的探索始于21世纪初，历经三个阶段的稳步推进，逐步打破国外垄断。

• 早期探索（2003-2010年）

2003年，格科微在上海成立，成为国内最早聚焦CMOS图像传感器的企业之一。当时上海张江正打造半导体产业集群，格科微与中芯国际结缘合作。格科微董秘郭修贇评价这段合作：“这种‘1+1>2’的协同，让中芯成长为中国第一大代工厂，格科微也逐步成为CIS领域重要参与者。”此后数年，格科微先后实现10万像素、30万像素传感器量产，2011年达成年出货量超10亿颗，为国产技术积累早期经验。

• 技术攻坚（2012-2020年）

2012年，长春光机所引进欧洲团队成立长光辰芯，聚焦工业、科学等高端成像领域。长春光机所党委副书记金宏曾表示：“我们不缺先进光学技术，关键是探索核心技术到成果转化的路径。”在这一思路下，长光辰芯突破低噪声全局快门、背照式芯片等核心技术，其科学级传感器甚至进入太空望远镜。2019年，韦尔股份以153亿元收购豪威科技，直接获得高端CMOS设计能力，业务重心转向芯片设计，为国产CMOS切入高端市场奠定基础。

• 全面崛起（2020年至今）

2020年后，国产CIS在手机、车载、安防领域全面突破：豪威2024年车载CIS出货量达1.03亿颗，市占率43%，超越安森美成为全球第一；思特威推出动态范围达110dB的5000万像素传感器SC595XS，搭载于华为、小米旗舰机型，性能超越索尼同期产品；格科微2024年全球智能手机CIS出货量排名第二，5000万像素产品进入中高端手机供应链。对此，郭修贇表示，格科微的目标是“突破海外厂商在主摄上以堆叠式技术架构形成的垄断及封锁，走出区别于海外竞对的独立技术路线。”

截至2025年，以豪威、格科微、思特威为代表的中国企业，已占据全球CMOS图像传感器19%的市场份额。

尽管国产CIS发展迅速，但国产化之路仍面临多重深层挑战。

专利壁垒是国产化的首要制约。国际企业长期掌握背照式、堆叠式、全局快门等核心专利，形成专利护城河。索尼在背照式、堆栈DRAM领域有大量核心专利。早期国产企业用这些技术，要么付高额专利费，要么绕开设计。这既增加研发成本，还会延缓产品上市。直到近年，思特威自主研发全局快门技术、豪威突破SerDes传输技术，才逐步缓解这一制约。

制造环节的对外依赖曾是国产化的关键瓶颈。虽然过去台积电也能代工，但正如郭修贇所言，“CIS十分注重工艺的Know-How，在高阶市场中，Fabless厂商很难与龙头企业竞争。”比如索尼、三星等龙头均有自建晶圆厂，能快速响应需求并搭建高门槛技术平台。而且海外代工厂产能优先服务国际大客户，国产企业常面临排队等产能、成本波动的问题，外加地缘政治风险不可控，这些都让国产CMOS在制造环节始终缺乏主动权。

更重要的是，本土代工厂成熟才能带动上下游协同。中芯国际、晶合集成产能释放后，国产光刻设备、晶圆材料才有机会同步进步，形成设计-制造-封装的全链条能力。如今，随着国产CIS与晶合集成等国内代工厂的深度合作推进，国内CIS产业的设计与制造环节得以更紧密地协同，逐步扭转了在先进制造工艺上的被动局面。

此外，高端市场被国际企业垄断的局面也未完全打破。在工业检测、生命科学、天文等高端装备领域，早期国产传感器性能难以满足需求，市场被索尼、Teledyne等企业占据。消费级可换镜头相机领域，索尼全画幅传感器的色彩还原、高感纯净度长期领先，国产传感器尚未进入主流供应链。L4级自动驾驶所需的300万像素全局快门传感器市场，安森美、索尼仍占主导，国产产品还在客户调试阶段。

产业链协同也曾存在短板。CIS产业涉及晶圆材料、光刻设备、光学镜头等多环节。早期国内上下游能力分散，玻璃盖片、陶瓷封装壳依赖进口，高端光学镜头需从海外采购。图像处理算法与国际巨头差距较大，导致传感器硬件性能难以完全转化为成像效果。近年虽有改善，比如豪威联合国产厂商打造车载系统方案，但全链条协同仍需深化。

国产CIS企业近年集中突破，是政策、市场、产业链、技术多因素共振的结果。

政策引导为产业发展筑牢基础。《中国制造2025》明确2025年芯片自给率达70%，将图像传感器列为重点领域。中科院弘光专项支持长光辰芯、豪威的高端研发，直接推动技术产业化。地方政府也积极参与，比如吉林、长春联合建设CMOS相机产业园，形成产业集群效应，降低企业研发与生产成本。

在政策奠定的基础上，国内庞大的下游需求为产业提供了成长动力。中国是全球最大的消费电子、新能源汽车、安防设备市场。2024年，中国智能手机出货量占全球59%，新能源汽车销量占60%，安防设备市场规模占40%。庞大需求既为国产企业提供量产机会，比如格科微通过国产手机中低端市场实现规模效应。又推动企业定制化开发，比如豪威针对新能源汽车ADAS需求研发高动态范围传感器，形成需求-研发-迭代的正向循环。

下游需求的释放，又反向推动产业链成熟，破解了制造瓶颈。国内半导体产业链进步迅速，中芯国际2024年CMOS相关产能利用率达85.2%，晶合集成55nm Stack工艺量产。华天科技、长电科技突破封测技术，实现设计-晶圆-封测全流程国产化。国产光刻设备、晶圆材料逐步成熟，进一步降低海外依赖。比如思特威车规传感器、豪威SerDes产品，都采用100%国产供应链，保障了产能与成本优势。

产业链成熟的同时，技术积累也实现了能力突破。国产企业通过自主研发加外部赋能补齐短板。长光辰芯引进欧洲团队掌握全局快门技术，豪威通过收购获得背照式、堆叠式技术后迭代升级。思特威2011年成立后持续投入低功耗技术，2020年获华为哈勃、国家大基金投资，研发投入占比长期超20%。这种内生加外引的积累，让国产企业逐步突破技术瓶颈，具备与国际巨头竞争的能力。

当前，国产CIS企业已在部分领域实现对日本企业（以索尼为代表）的超越，但在高端市场仍存在差距，呈现“局部领先、整体追赶”的格局。

• 国产企业的优势

车载市场市占率领先是国产企业的核心亮点。2024年，豪威车载CIS市占率全球第一，思特威排名第三。国产企业的优势在于快速响应与成本控制，豪威针对车企需求定制SerDes产品，开发周期比索尼短，成本更低。同时，国产企业更熟悉中国新能源汽车的供应链体系，与比亚迪、蔚来等车企的合作更紧密，适配速度更快。

特定领域性能突破也让国产产品脱颖而出。在动态范围、低功耗等细分指标上，国产产品已实现超越。思特威SC595XS动态范围达110dB，远超索尼同期旗舰IMX989。豪威的车规级传感器功耗比索尼低30%，更适配新能源汽车的续航需求。长光辰芯的科学级传感器微光灵敏度达95%，远超索尼的60%-70%，可用于星光成像。

成本与供应链优势同样显著。全流程国产化让国产企业具备显著成本优势。思特威5000万像素传感器价格比索尼低15%-20%，格科微的中低像素产品成本更是仅为索尼的60%。同时，国产供应链（中芯国际、华天科技）保障了产能稳定，避免了海外供应链的地缘政治风险。

本土化服务能力也更胜一筹。国产企业对国内客户的响应速度更快。比如豪威为比亚迪的新车型提供传感器定制服务，研发周期仅需6个月，而索尼需12个月。思特威为海康威视的安防设备优化低光成像算法，配合更紧密，更能满足客户的个性化需求。

• 国产企业的不足

高端消费级相机传感器仍是索尼的天下，其全画幅传感器的色彩还原、高感纯净度、动态范围，远超国产产品。长光辰芯的科学级传感器虽在特定场景表现优异，但无法满足消费级相机日常拍摄的性能平衡需求，国产相机品牌仍依赖索尼传感器。

L4级自动驾驶高像素传感器领域，国产企业还显滞后。300万像素全局快门传感器市场中，安森美仍占据主导地位，索尼的IMX490也占据一定份额，国产企业尚未实现大规模突破。豪威、思特威的相关产品仍处于客户调试阶段，在响应速度、高温稳定性上与索尼存在差距。

技术生态协同不足也制约着国产传感器的成像效果。索尼的图像处理算法（如BIONZX引擎）与传感器的协同优化，领先国产企业，导致硬件性能相近，但成像效果仍有差距。

极端环境性能差距也需弥补。索尼车载传感器可在-40℃至125℃稳定工作，国产传感器工作温度范围为-30℃至110℃，在高海拔、极寒地区适配性不足；医疗成像领域，索尼X射线传感器分辨率更优，国产产品多为500万像素，难以满足高端设备需求。

结合当前市场趋势以及国产CIS的基础与短板，企业可通过多方向发力推动产业升级。深耕核心领域，汽车领域聚焦800万像素高动态范围车规CIS，手机领域加快1英寸大底传感器研发；拓展医疗成像、AR/VR等新兴场景，思特威已推出1200万像素AI眼镜传感器，长光辰芯推出医疗内窥镜传感器；加强SPAD、ToF等核心技术研发与专利布局；深化与国内代工厂合作，借助新能源汽车出海机遇拓展全球市场。

国产CIS的发展仍需长期投入，唯有秉持积累与耐心，持续突破技术瓶颈、完善产业生态，才能逐步从“中国名片”成长为“全球标杆”，为中国半导体产业自主可控写下浓墨重彩的一笔。