本世紀以來，CMOS圖像傳感器取代CCD圖像傳感器，引領了攝影和成像領域的革命，並帶來了繁榮的新市場。然而，在近十年間，以堆疊式為代表的CMOS技術迭代似乎出現了停滯。

不過，格科微似乎找到了突破的新方向。10月16日晚間，格科微發佈公吿，宣佈其採用公司自主研發的高像素單芯片集成技術的3200萬像素圖像傳感器量產出貨。從高像素單芯片技術研發成功，到3200萬像素產品推出，再到量產出貨，格科微的新技術路徑正在不斷受到品牌客户認可，可能將為CMOS圖像傳感器領域帶來新的活力。

從CCD到CMOS，圖像傳感器發展之路

1969年，Willard S. Boyle 和George E. Smith在貝爾實驗室發明了首個實用的電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器。CCD傳感器通過將電荷存儲在像素中的光敏區域來捕捉圖像，並將電荷轉換成電壓信號。CCD圖像傳感器的發明使得攝影變得更加便捷、高效和經濟，同時也為圖像存儲和分享提供了更多的可能性。由於顯著的優勢，CCD圖像傳感器一經面世便獲得廣泛商業化應用。傳統的膠片攝影逐漸被取代，數字攝影的新浪潮正式開啟。

圖像傳感器技術的再一次飛躍，可追溯至1990年代初期CMOS圖像傳感器嶄露頭角。但CMOS在市場上的真正崛起和主導地位的確立發生在2000年代末。隨着智能手機的崛起，CMOS圖像傳感器以其低成本、低功耗、小面積、集成度等優勢逐漸取代CCD，成為市場份額最大的圖像傳感器類別。

根據頭豹研究院數據，隨着CMOS圖像傳感器應用領域的不斷擴展，全球CMOS圖像傳感器行業市場規模仍在較快增長，預計2026年全球CMOS傳感器市場規模將增長至2374億元，2021-2026年的複合年增長率為11.8%。

在CMOS圖像傳感器內部，也發生了三次關鍵的技術迭代。21世紀以來，主流的CMOS圖像傳感器技術從前照式（FSI），變成背照式（BSI），再發展出堆棧式（Stacked）。這三次升級都由索尼與三星電子等海外巨頭主導，因此這些海外廠商自然而然地佔據了主要的市場地位。而國內CMOS芯片傳感器起步較晚，中高端產品基本依賴進口，國產替代空間廣闊。

在中高端產品的競爭上，如果中國廠商採用與海外廠商同樣的技術路徑，則他們需要在現有市場領導者制定的規則下，與擁有先發優勢的競爭對手同台競技。這並不是一場公平的競賽。但如果他們能開闢新的技術路徑，中國廠商將有機會成為新品類的開拓者、新規則的制定者以及新標準的引領者，很有機會實現換道超車，實現領先地位。

在這樣的希冀之下，格科微開始探索新的路徑。

換道超車的中國廠商

回顧過去，堆棧式芯片之所以備受青睞，源於它能通過垂直堆疊的方式，集合處理器、傳感器等不同的功能的芯片。相較於單片式，堆棧式傳感器擁有高成像質量、低光性能、更優的動態範圍等優點。

但堆棧式也存在一些較為明顯的缺點：堆棧式比單片式CMOS傳感器更加複雜，因此製造成本通常較高；另外，多層結構可能會導致熱量積聚和熱噪聲問題。需要注意的是，堆棧式是CMOS圖像傳感器最近一次的關鍵技術升級，最早由索尼公司於2012年首次推出。這意味着，CMOS技術已經超過十年沒有發生重大變革，國際廠商憑藉堆棧式也已佔領市場主要地位多年。

然而，格科微發佈的高像素單芯片技術以及基於此開發的全球首款單芯片3200萬像素CMOS圖像傳感器GC32E1，給市場帶來新的活力與期望。GC32E1基於格科微最新FPPI專利技術開發， 其單片式結構天然具備更佳的散熱效果，避免了堆棧式結構中由下層堆疊的邏輯芯片發熱導致的像素熱噪聲問題。在暗電流、熱噪聲、高温白點等指標上表現出色，尤其在高温條件下擁有卓越的圖像性能。與此同時，GC32E1相較於市場上的同規格堆疊式3200萬像素圖像傳感器，僅增加了約8%的面積，形成了極具優勢的成本結構。

此外，在今年8月，格科微發佈業內首款支持單幀高動態的1300萬像素圖像傳感器 GC13A2。該產品所具備的所謂單幀高動態是格科微開發的DAG HDR技術，基於單幀畫面，在暗部使用高模擬增益，使暗部更清晰，更有質感；亮處使用低模擬增益，避免過曝發白，保留細節，最終輸出高動態範圍圖像。與傳統多幀 HDR 相比，DAG HDR既可增加動態範圍、避免偽影現象，實現精準還原，還能降低多幀合成帶來的功耗問題。

左圖：動態範圍不夠，高亮細節丟失 右圖：DAG HDR（圖片來源：格科微公眾號）

綜合格科微此前發佈的內容，後續公司將很有可能不斷推出基於高像素單芯片集成技術的帶有DAG單幀高動態的高像素產品。由此看出，格科微正在持續升級迭代，通過結構、工藝、電路等多方面的創新、整合，打造兼具成本與性能優勢的產品，開闢堆疊式之外的新道路，創造新的超越路徑。

本次格科微公吿“官宣”其3200萬像素產品量產，充分説明產品已獲得下游市場認可。從高像素單芯片技術及相關產品嶄露頭角到商業化落地，此間經歷的時間並不長，足以看出該技術及產品具備足夠的市場競爭力，證實了該技術所具備的領先水平。在國際廠商憑藉堆疊式引領市場多年之後，格科微有望為中國圖像傳感器廠商開闢新的技術方向，甚至可能重新定義全球CMOS圖像傳感器市場版圖。