索尼CIS，战略巨变

公众号记得加星标⭐️，第一时间看推送不会错过。

据《日本时报》报道，索尼集团和台积电在八月初宣布，计划投资约1万亿日元（约合63亿美元）成立一家合资企业，在索尼位于熊本县高志市的工厂生产下一代图像传感器，目标是在2029年实现商业化生产。这项投资并非索尼现有生产规模的扩张，而是表明索尼意识到，驱动机器人、自动驾驶汽车和人工智能工业系统所需的传感器，其技术原理与索尼赖以建立43%市场份额的智能手机传感器截然不同，而满足这些需求需要索尼无法独自实现的制造合作伙伴关系。

为什么索尼再也无法独自完成这项工作

自2016年正式分拆为独立子公司以来，索尼半导体解决方案公司一直自主生产图像传感器。在周一的公告发布之前，该公司自行设计像素架构、进行晶圆制造，并负责将现代堆叠式CMOS传感器内部的两层硅片连接起来的键合工艺——所有这些环节都在同一家公司内部完成。这种垂直整合构成了索尼的工程护城河，使其得以抵御竞争对手。

问题在于接下来该怎么做。正如彭博社2026年5月报道的那样，索尼CEO十时宏树告诉分析师，与台积电的合资企业将是“迈向轻量化晶圆厂的第一步” 。该声明承认了内部资本规划已经明确指出的一点：用于物理人工智能应用的传感器——例如自动驾驶汽车内部的摄像头、机器人生产线和工业检测系统——与智能手机内部的传感器截然不同，而构建大规模生产这些传感器所需的制造基础设施，既需要资金，也需要工艺技术，而索尼自身的晶圆厂无法独立提供这些。

这项 1 万亿日元的投资规模与台积电为其首个熊本逻辑芯片工厂投入的 86 亿美元相近，也相当于索尼四年半导体资本支出总额的大约一半——如果没有合作伙伴承担 40% 的成本，这两家公司都不太可能轻松承担这笔费用。

为什么汽车和机器人行业需要不同的传感器

智能手机传感器和物理人工智能传感器的核心工程区别不在于分辨率，而在于三种能力的结合——而智能手机传感器的设计初衷并非大规模提供这三种能力。

第一种是全局快门。目前主流智能手机的传感器都采用卷帘快门，即像素从上到下依次曝光。这种技术之所以有效，是因为手机摄像头主要拍摄运动幅度较小的场景，且曝光时间窗口足够短，逐行曝光不会产生可见的畸变。但对于高速运转的机械臂或高速行驶的车辆来说，情况就截然不同了。以每小时 60 英里（97 公里）的速度行驶，车辆每毫秒大约移动 1.6 英寸（4 厘米）——这样的运动足以让卷帘快门产生空间畸变，从而干扰物体识别算法。全局快门传感器可以同时曝光所有像素，彻底消除这种畸变，安森美半导体（ Onsemi）的机器视觉传感器选型指南中详细阐述了这一要求。工业成像专家指出，全局快门对于机器人应用至关重要，硅信号公司（Silicon Signals）的工业视觉传感器要求也证实了这一点。

第二点是动态范围。智能手机传感器通常能达到 80 分贝 (dB) 的动态范围——即它能同时捕捉到的最暗阴影和最亮高光之间的比值。汽车传感器的目标动态范围必须达到 120 dB 或更高，因为对于安全至关重要的系统而言，当车辆从隧道驶入阳光直射区域时，单帧图像的可见性绝对不能下降。目前的汽车传感器产品已经能够达到 98 dB 的线性动态范围——这已在意法半导体 ( STMicroelectronics) 的 VG5761 产品页面上得到证实——而索尼-台积电合资企业的“下一代”成像技术则有望超越这一水平。

第三点是温度耐受性和功能安全认证。智能手机传感器的额定工作温度约为 0°C 至 40°C（32°F 至 104°F）。而汽车传感器必须在 -40°C 至 +125°C（-40°F 至 +257°F）的温度范围内保持可靠性，并且必须符合 ISO 26262 标准的汽车安全完整性等级 (ASIL) 认证——这是一套硬件冗余、自检和纠错要求，而消费级传感器通常不包含这些要求。

索尼已涉足汽车传感器制造领域。其Pregius S系列（包括将于2024年11月发布的IMX925全局快门传感器）实现了全局快门性能，主要面向工业和机器人应用场景。但将这种能力扩展至与台积电熊本制造生态系统毗邻、并明确面向物理人工智能的合资企业，标志着索尼对物理人工智能的一次结构性投入，而非仅仅是产品线的延伸。

Fab-Light 模型实际分割了什么

要了解为什么台积电是合适的合作伙伴，就需要了解堆叠式 CMOS 图像传感器的物理构造。

现代索尼传感器由两片采用不同工艺节点制造的独立硅晶圆组成，然后面对面键合。第一片晶圆——像素层——包含用于捕获光线的光电二极管阵列。该层采用专门的CMOS图像传感器（CIS）工艺制造，该工艺针对光敏性、量子效率和像素间距进行了优化。这是索尼的核心知识产权，正如Dataconomy援引《日经亚洲》报道的那样，索尼不会在与台积电的合资企业中共享该制造工艺。索尼保留对像素晶圆的完全控制权。

第二片晶圆是逻辑层。它包含模数转换器、读出电路、存储器（采用三层堆叠设计），以及日益普及的片上AI推理电路，这些电路能够直接在传感器上进行边缘处理。这一层受益于先进的逻辑工艺技术——更小的制程节点能够以更低的功耗实现更高的计算密度，这对于传感器必须在没有外部处理器且不消耗机器人电池电量的情况下运行AI算法至关重要。台积电的逻辑工艺专长，特别是其在索尼自身无法匹敌的制程节点上制造逻辑芯片的能力，正是合资企业旨在利用的优势——TIER IV的传感器概述中对此进行了详细阐述。

然后使用铜对铜混合键合将两个晶圆键合在一起——这是索尼在 2016 年左右率先用于商业图像传感器生产的一项技术，它直接连接每个芯片表面上的微小铜焊盘，从而无需在像素到逻辑互连中使用硅通孔，从而可以制造出更小、更快、更低功耗的最终器件，正如索尼的半导体铜对铜技术页面上所描述的那样，并在 ISSCC 2021 的混合键合回顾中有所记录。

在合资企业架构中，索尼位于高志市的晶圆厂提供场地，并设有研发和生产线。台积电则提供其逻辑工艺技术。索尼持有60%的多数股权，并拥有控股权，这使其能够掌控合资企业的制造路线图。从工程角度来看，这种安排是对现有模式的正式确立：索尼此前已将逻辑晶圆制造外包给台积电数代传感器，但此前的合作模式是独立的代工厂模式，而非围绕下一代产品需求而构建的共同投资结构。

索尼的IP赌注与竞争时钟

从某种意义上说，此次合资也是对2025年开始愈演愈烈的竞争形势的一种回应。苹果公司在2025年8月证实，它正在与三星合作，在三星位于德克萨斯州奥斯汀的工厂开发一款采用创新技术的三层堆叠图像传感器。正如MacRumors网站关于苹果三星奥斯汀iPhone传感器的报道所述，这直接挑战了索尼在高端iPhone传感器供应领域近乎垄断的地位。三星在奥斯汀工厂提供的一站式传感器设计和制造能力，代表了索尼的“轻型晶圆厂”模式明确表示不会复制的那种端到端集成模式。

索尼应对这种竞争动态的办法不是在智能手机领域超越三星，而是将其制造架构重新定位到物理人工智能领域。三星目前在该领域的产品线较为薄弱，而索尼的像素 IP 领先地位，加上台积电的工艺技术，可以形成一道比单纯的价格或工艺节点竞争更难复制的防御护城河。

从合资企业的目标市场来看，其战略意图显而易见：根据索尼和台积电于2026年5月提交给美国证券交易委员会的谅解备忘录，该备忘录明确提及了包括汽车和机器人在内的“物理人工智能”应用，而苹果iPhone的供应似乎只是次要背景，而非根本原因。索尼半导体解决方案公司前总裁清水照史将这种轻晶圆厂模式描述为“仅仅是第一步”——这句话表明，与高志市的合资企业是索尼制造方式的架构性变革，而非一次性的资本交易。

投资者对这一消息反应积极：据《日本时报》报道，索尼股价周一上涨2.2%，台积电股价上涨1.7%。两家公司尚未确认具体的投资金额，而且该合资企业仍需在索尼2026财年结束前（即2027年3月之前）签署最终的、具有法律约束力的协议。

该合资企业并非凭空产生。日本经济产业省承诺仅在2026财年就向半导体和人工智能领域投入1.23万亿日元（约合77.9亿美元），几乎是此前拨款的四倍。根据经济产业省2026财年半导体人工智能预算细目，其中3873亿日元（约合24.5亿美元）专门用于物理人工智能应用，包括机器人基础模型和工业人工智能基础设施。与此同时，由软银、索尼集团、NEC和本田牵头的政府Noetra财团正在建设一座国家级物理人工智能训练设施，该设施将部署27500块NVIDIA Rubin GPU，专门用于机器人应用，TechTimes此前曾对此进行过报道。

索尼与台积电的传感器合资企业为物理人工智能系统提供所需的感知层。无论机器人或自动驾驶汽车如何利用其人工智能模型进行操作，它们首先都是通过图像传感器来感知世界。在此背景下，日本政府创造了有利条件，使得熊本产业集群能够同时容纳半导体逻辑产能（台积电Fab 1和即将投产的3nm Fab 2）、物理人工智能训练基础设施（Noetra），以及如今专用的下一代传感器制造工厂——一个垂直整合的物理人工智能区域供应链，目前世界上没有任何其他县能够与之匹敌。

贸易大臣赤泽亮生表示，政府准备为索尼-台积电合资企业提供财政支持，延续此前为索尼耗资 1800 亿日元（约合 11.4 亿美元）的越志市工厂扩建项目提供补贴的模式——该项目获得了高达 600 亿日元（约合 3.8 亿美元）的政府补贴——以及为 JASM 逻辑芯片工厂提供补贴的模式。

合资企业未能解决的问题

位于熊本县高志市的索尼晶圆厂与2026年7月28日地震所影响的熊本县晶圆厂集群位于同一区域。地震发生后，索尼位于菊叶市的主要图像传感器工厂停产；而新建且经过抗震加固的高志市工厂据报道并未受到生产中断的影响。然而，如此大规模的地理集中——包括索尼在高志市的合资企业、JASM Fab 1、JASM即将投产的3nm Fab 2以及多家供应商的工厂——意味着该集群的地震风险随着其战略重要性的增加而上升。

这家合资企业也无法在短期内解决苹果的供应问题。2029年的量产目标还有三年时间，而苹果传感器采购方面与三星奥斯汀工厂的任何转变，都将在合资企业首批晶圆出货之前投入生产数年。

这家合资企业确立了索尼的制造发展轨迹。这家曾经掌控着从像素设计、晶圆制造到封装的图像传感器供应链整合的公司，如今却在一份声明中宣布与全球领先的代工制造商共享这条供应链——保留只有索尼才能生产的部件，将台积电更擅长的部件外包，并专门为那些正以智能手机更新换代速度涌入工厂、车辆和仓库的AI驱动机器打造最终产品。

（来源：编译自techtimes）

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第4519期内容，欢迎关注。

加星标⭐️第一时间看推送~

求推荐