爆文《CMOS图像传感器35年史》的删减内容和读后感 | 科技老兵戴辉

智能手机的数码摄像功能，是影响最大的科技之一。中国人和中国市场改变了世界。

爆文感谢各大媒体发表。存档链接：CMOS图像传感器35年史和中国人的关键贡献 | 科技老兵戴辉 （有修订）

1、CIS芯片由来在大陆的中国人创造并发展，CCM模块制造更是主要在中国。

2、极具活力的中国市场创造出了激情应用，足不出门而知晓天下。短视频（抖音和TIK TOK等）和扫码支付（微信支付与支付宝）是在中国率先大量使用的。现在西方互联网也会借鉴中国的互联网新功能。

第一章：人生得一真成果足矣  王国裕

王国裕伉俪是第一颗CIS的核心开发人员（1987年开始）。他们和爱丁堡大学的同仁们将相关成果公开发表在多篇科技论文里，启发了整个产业。回顾这段历史，王国裕本人是什么想法呢？他写出了他的感言。全文如下：

”回顾这一段历史，我很高兴自己是这个原创技术的源头。我们的工作改变了世界，使得胶卷相机消失了，使得获诺贝尔奖的CCD成了配角，CIS是一个了不起的科学技术进步！

“30多年前，我们预言CIS有光辉灿烂的未来，我们的首个芯片和论文吸引了很多人进入这个领域，他们又不断做出新的贡献。我从一开始就期望这个新技术能为我国所用，一直积极推动并亲身实践。随着对芯片产业的重视，经过数年艰苦努力，国内出现了几家CIS龙头企业（特别应提及清华和东大校友的业绩，做产业他们比我厉害），如今我国CIS模块出货量全球第一。

”能够在有生之年看到CIS在世界和中国的巨大成功，我非常高兴且得意，我也为自己的大格局骄傲。20世纪90年代我大力宣传动员同行搞这个，我的论文写得详尽，是后来者的入门指南。有人不理解，说应该保密、垄断。可垄断能做这么大吗？只有众人拾柴火焰高，才会有现在的大局面。至于我自己，更适合做研究（所以我逐渐回归了学者角色）。其实做产业也十分不易，要看天时地利人和，并不总是能力决定成败的。

“回顾这个过程和我现在做的事，我很知足满足，个人所有艰辛和磨难都微不足道。”

他的感想首次发表于https://blog.sciencenet.cn/blog-1557-1356206.html  科学网的武夷山博客。清华大学校友总会去年给与了王国裕教授聘书：

第二章：另一个版本的CIS起源故事

关于CIS的起源，网络上一直流传着另外一个版本的故事。里面有Dr. Eric R. Fossum，有NASA的JBL，有美国CIS芯片巨头美光，以及ON（安森美）这条叙事脉络。以下部分内容来自刘斯宁：Understanding CMOS Image Sensor。

1936年时，加州理工大学的五个学生在宿舍里制作火箭燃料，结果发生了爆炸，把宿舍墙炸出了一个洞。令人不可思议的是，学校竟然没有收缴他们的作案工具，而是把他们赶到了郊外的一块河谷上让他们在那里继续做实验，于是他们就用学校的资助在河谷上建了一个火箭实验基地，这就是JPL喷气推进实验室的前身。那五个学生中就有“中国导弹之父”钱学森。

1992年，Dr. Eric R. Fossum 在美国加州Pasadena(帕萨迪纳)市的喷气推进实验室（JPL）工作，负责NASA一些雄心勃勃的太空探测器的建造和运行。那一年NASA向员工们发出了一个颇为有趣的要求 ——“更快，更好，更便宜”。作为JPL图像传感器研究的负责人，Fossum 负责重新发明NASA太空船上的巨型相机。当时在数码摄影市场上已经应用了CCD技术，但是CCD需要消耗大量的能量和相当多的支持芯片。Fossum 团队发现，如果能够消除在成像阵列中反复转移电荷的需要，那么这两个问题都将解决，于是就诞生了CMOS有源像素传感器。JPL的 首个CMOS APS 芯片，只有28x28个像素，像素尺寸40umx40um，诞生于1993年4月。APS 是Active Pixel Sensor （主动像素传感器）的缩写。

CMOS的确“更快，更好，更便宜”，但是NASA的反响并不乐观。Fossum说：“人们完全投入了CCD阵营，不相信这可以做到，而且不想听到它。”

Fossum参加了一次巡回演出，访问了NASA以外的各家公司，想让他们对这项技术感兴趣，“但是一年的努力无疾而终，我们如果要实现CMOS只能自己来！”

所以在1995年，Fossum、他的当时妻子和JPL同事Sabrina Kemeny共同创办了Photobit公司。当Fossum继续在JPL工作时，Kemeny以产假的原因离开了JPL，并在外运营公司。一年后，Fossum离开JPL，全职加入Photobit。

Photobit的第一个产品是1998年的PB-159，第二年，Photobit推出了PB-100，这款芯片用于为突破性的英特尔Easy PC相机（一款网络相机），以及Logitech 后期版本的QuickCam提供动力。PB-100以它大约100,000像素（352×288）命名，将视频会议带入了工作场景。

Photobit还起诉豪威，最终和解。

Photobit 于2001年被美光半导体（Micron Technology）收购，成为了美光的CMOS业务部门。我的文章里提到2007年发布的苹果手机采用了美光的200万像素芯片，就来源于此。不过，在之后的iPhone 3GS和iPhone 4上，苹果采用了豪威的CIS（和台积电合作）。

美光是一家以内存为核心业务的公司，和CIS的关联度不够，华尔街主张分拆业务。于是，美光CMOS部门于2008年独立出来成为了Aptina，后来又在2014年被ON Semiconductor（安森美） 收购。

由于发展理念上的分歧，Fossum 在被美光收购之后，离开了美光，携巨款去南加州大学过起了安稳的教授生活，凭借历史上的贡献还能时不时获个伊丽莎白女王奖。他在网络上写了很多历史文章，有意无意地让大家误以为他是CIS第一人。

不过，在网络留言区他的发言中，可以看到，他了解并尊重爱丁堡大学（以及VVL公司）的率先发明。http://image-sensors-world.blogspot.com/2021/03/omnivisions-early-years.html

关于爱丁堡大学（1990年CIS）和FOSSUM的发明的关系，有权威定论：后者是在前者之后发展起来的。

2008年得奖之后，《兰克奖得主王国裕谈原始创新》文内写道：这次评奖他们做了很深入的工作。在颁奖后的宴会上，一个评委就跟我们说，他们把这个项目该调查的都调查遍了。We know you better than yourself。有一个重要的问题，就是美国人有源器件那个专利（注：93年Fossum做的发明）也比较重要，那么谁更重要？那么他们就请独立的机构进行评估，进行打分鉴定，结论：那个专利是在我们的基础（爱丁堡大学90年的发明）上进行发展的，我们的专利是最原始的，是最重要的发明。

第三章：台积电、华虹、中芯国际都很关注CIS，是关键环节

90年，爱丁堡大学研发出第一颗CIS，是黑白的，在英国的一个FAB厂流片，实力有限。

在研发彩色CIS的时候，要找更好的代工厂。王国裕找到台积电欧洲的销售部门汇报，台积电启动了这项工作。不过，因为台积电的厂在亚洲，爱丁堡大学后续还是选择在欧洲流片。

1995年，王国裕回国创业做CIS，在韩国LG流片，并创造了多项大陆第一。

后来起步的909工程上海华虹NEC也和王国裕接触。华虹了解到CIS的光辉未来，并有浓厚兴趣投资。不过，母公司开元集团和华虹没有谈拢条件。

2000年，上海华虹NEC投资了硅谷的豪威。豪威的洪老板中学毕业于上海南洋模范中学，大学是上交大。上海华虹和他联系上并不是难事。负责投资的是陆德纯。

硅谷的豪威起步时候，是和台积电深度合作而成长起来的。2000年8月的招股书中披露，与台积电有非常深入的合作。https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1106851/000101287000003771/0001012870-00-003771-0001.txt

该招股书也披露，中国台湾力晶（力積電 PSC）与上海华虹NEC都投资了，并将合作。

2001年，新闻表示豪威将和华虹在上海成立合资的设计与测试中心。豪威上海于2001年在松江综保区成立，2002年，设厂生产模组，洁净车间是从食堂改的。小姑娘用肉眼目测来确定芯片的成像效果，供应摩托罗拉。

2003年，赵立新到格科微创业，中芯国际很有热情地和他合作开发CIS，还愿意出资。这当然是受到了华虹的影响！！

目前国内上规模的晶圆厂基本上都可以做CIS，如合肥晶合、广东粤芯、苏州和舰、中芯绍兴等。青岛国资控股的荣芯收购了烂尾的CIS项目淮芯。

第四章、豪威的轶事和创业系

1996年，豪威做出了低分辨率的黑白CIS，1997年做出了彩色CIS。99年4月财季之前一直都是亏损的。We shipped over 4.0 million image sensors in the year ended April 30, 2000.

1996年，当时OV的第一颗芯片回来，大家心情非常紧张所有都在，当时负责测试的哥们把芯片放上后，不work，他滿头大汗，大家都着急，结果突然发现电源没插上，这是OV流传的大笑话。

Marvell是90年代华人硅谷创业企业，后来成为华人芯片创业黄埔军校。我在文章里提到了：“拿出办法来”—— 世界华人芯片往事  |  科技老兵戴辉

豪威也是一所华人芯片创业黄埔军校，创业者不完全统计有：

徐辰 思特威 CIS

杜峥 芯视达 CIS

董琪 GTI AI芯片

单记章 黑芝麻 智能驾驶芯片

诺磊科技 吴日正  边缘AI芯片

何新平 中国台湾晶相光

.....

清华大学王志华教授给与本文好评。清华官网介绍：王志华博士，清华大学教授，IEEE Fellow（会士）。清华大学学术委员会委员、清华大学集成电路学院学术委员会主任。

第五章：热血沸腾之后，更是“耗尽/耗干”后的无奈

杨正瓴专门写了一篇博文作为读后感，一些话很有意思，我专门抠出来。

傻天生的傻。刚才又是“热血沸腾”，因为看了《CMOS图像传感器35年史和中国人的关键贡献》，戴辉老师今天（2022-09-19）刚刚贴出的帖子。就像当年看宋德生老师的《信息革命的技术源流》（成都：四川人民出版出版的图书，1986-04）。

数学大师陈省身说：“要做学问就要安静，甚至电话都不要接，不能打断思路。”数学比较容易，一般大研究需要 7 年以上的专心致志。物理学更难。正如大数学家希尔伯特说：“物理对于物理学家来说实在是太难了！”物理学大研究“至少需要保证 10 年以上的研究时间。”

留言：晏成和   物理要靠对物理实体与场伴生的理解；的物理结构和运动领会。数学不会让物理坚挺，数学不是物理的伟哥 

链接：https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1356020.html

工业机器视觉也广泛采用CMOS技术。明锐理想是自动光学检查机（AOI）专家，采用高速工业摄像机，为芯片封装、模组制造到电路板PCBA制造提供一条龙服务。