爆文《CMOS圖像傳感器35年史》的刪減內(nèi)容和讀后感 | 科技老兵戴輝
智能手機(jī)的數(shù)碼攝像功能，是影響最大的科技之一。中國(guó)人和中國(guó)市場(chǎng)改變了世界。
爆文感謝各大媒體發(fā)表。存檔鏈接：CMOS圖像傳感器35年史和中國(guó)人的關(guān)鍵貢獻(xiàn) | 科技老兵戴輝 （有修訂）
1、CIS芯片由來在大陸的中國(guó)人創(chuàng)造并發(fā)展，CCM模塊制造更是主要在中國(guó)。
2、極具活力的中國(guó)市場(chǎng)創(chuàng)造出了激情應(yīng)用，足不出門而知曉天下。短視頻（抖音和TIK TOK等）和掃碼支付（微信支付與支付寶）是在中國(guó)率先大量使用的?，F(xiàn)在西方互聯(lián)網(wǎng)也會(huì)借鑒中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)新功能。
第一章：人生得一真成果足矣 王國(guó)裕
王國(guó)裕伉儷是第一顆CIS的核心開發(fā)人員（1987年開始）。他們和愛丁堡大學(xué)的同仁們將相關(guān)成果公開發(fā)表在多篇科技論文里，啟發(fā)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)。回顧這段歷史，王國(guó)裕本人是什么想法呢？他寫出了他的感言。全文如下：”回顧這一段歷史，我很高興自己是這個(gè)原創(chuàng)技術(shù)的源頭。我們的工作改變了世界，使得膠卷相機(jī)消失了，使得獲諾貝爾獎(jiǎng)的CCD成了配角，CIS是一個(gè)了不起的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步！“30多年前，我們預(yù)言CIS有光輝燦爛的未來，我們的首個(gè)芯片和論文吸引了很多人進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，他們又不斷做出新的貢獻(xiàn)。我從一開始就期望這個(gè)新技術(shù)能為我國(guó)所用，一直積極推動(dòng)并親身實(shí)踐。隨著對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的重視，經(jīng)過數(shù)年艱苦努力，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了幾家CIS龍頭企業(yè)（特別應(yīng)提及清華和東大校友的業(yè)績(jī)，做產(chǎn)業(yè)他們比我厲害），如今我國(guó)CIS模塊出貨量全球第一。”能夠在有生之年看到CIS在世界和中國(guó)的巨大成功，我非常高興且得意，我也為自己的大格局驕傲。20世紀(jì)90年代我大力宣傳動(dòng)員同行搞這個(gè)，我的論文寫得詳盡，是后來者的入門指南。有人不理解，說應(yīng)該保密、壟斷?？蓧艛嗄茏鲞@么大嗎？只有眾人拾柴火焰高，才會(huì)有現(xiàn)在的大局面。至于我自己，更適合做研究（所以我逐漸回歸了學(xué)者角色）。其實(shí)做產(chǎn)業(yè)也十分不易，要看天時(shí)地利人和，并不總是能力決定成敗的。“回顧這個(gè)過程和我現(xiàn)在做的事，我很知足滿足，個(gè)人所有艱辛和磨難都微不足道?！?/span>清華大學(xué)校友總會(huì)去年給與了王國(guó)裕教授聘書：
第二章：另一個(gè)版本的CIS起源故事
關(guān)于CIS的起源，網(wǎng)絡(luò)上一直流傳著另外一個(gè)版本的故事。里面有Dr. Eric R. Fossum，有NASA的JBL，有美國(guó)CIS芯片巨頭美光，以及ON（安森美）這條敘事脈絡(luò)。以下部分內(nèi)容來自劉斯寧：Understanding CMOS Image Sensor。
1936年時(shí)，加州理工大學(xué)的五個(gè)學(xué)生在宿舍里制作火箭燃料，結(jié)果發(fā)生了爆炸，把宿舍墻炸出了一個(gè)洞。令人不可思議的是，學(xué)校竟然沒有收繳他們的作案工具，而是把他們趕到了郊外的一塊河谷上讓他們?cè)谀抢锢^續(xù)做實(shí)驗(yàn)，于是他們就用學(xué)校的資助在河谷上建了一個(gè)火箭實(shí)驗(yàn)基地，這就是JPL噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的前身。那五個(gè)學(xué)生中就有“中國(guó)導(dǎo)彈之父”錢學(xué)森。
1992年，Dr. Eric R. Fossum 在美國(guó)加州Pasadena(帕薩迪納)市的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）工作，負(fù)責(zé)NASA一些雄心勃勃的太空探測(cè)器的建造和運(yùn)行。那一年NASA向員工們發(fā)出了一個(gè)頗為有趣的要求 ——“更快，更好，更便宜”。作為JPL圖像傳感器研究的負(fù)責(zé)人，F(xiàn)ossum 負(fù)責(zé)重新發(fā)明NASA太空船上的巨型相機(jī)。當(dāng)時(shí)在數(shù)碼攝影市場(chǎng)上已經(jīng)應(yīng)用了CCD技術(shù)，但是CCD需要消耗大量的能量和相當(dāng)多的支持芯片。Fossum 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，如果能夠消除在成像陣列中反復(fù)轉(zhuǎn)移電荷的需要，那么這兩個(gè)問題都將解決，于是就誕生了CMOS有源像素傳感器。JPL的 首個(gè)CMOS APS 芯片，只有28x28個(gè)像素，像素尺寸40umx40um，誕生于1993年4月。APS 是Active Pixel Sensor （主動(dòng)像素傳感器）的縮寫。
所以在1995年，F(xiàn)ossum、他的當(dāng)時(shí)妻子和JPL同事Sabrina Kemeny共同創(chuàng)辦了Photobit公司。當(dāng)Fossum繼續(xù)在JPL工作時(shí)，Kemeny以產(chǎn)假的原因離開了JPL，并在外運(yùn)營(yíng)公司。一年后，F(xiàn)ossum離開JPL，全職加入Photobit。
Photobit的第一個(gè)產(chǎn)品是1998年的PB-159，第二年，Photobit推出了PB-100，這款芯片用于為突破性的英特爾Easy PC相機(jī)（一款網(wǎng)絡(luò)相機(jī)），以及Logitech 后期版本的QuickCam提供動(dòng)力。PB-100以它大約100,000像素（352×288）命名，將視頻會(huì)議帶入了工作場(chǎng)景。
Photobit還起訴豪威，最終和解。
Photobit 于2001年被美光半導(dǎo)體（Micron Technology）收購，成為了美光的CMOS業(yè)務(wù)部門。我的文章里提到2007年發(fā)布的蘋果手機(jī)采用了美光的200萬像素芯片，就來源于此。不過，在之后的iPhone 3GS和iPhone 4上，蘋果采用了豪威的CIS（和臺(tái)積電合作）。
美光是一家以內(nèi)存為核心業(yè)務(wù)的公司，和CIS的關(guān)聯(lián)度不夠，華爾街主張分拆業(yè)務(wù)。于是，美光CMOS部門于2008年獨(dú)立出來成為了Aptina，后來又在2014年被ON Semiconductor（安森美） 收購。
由于發(fā)展理念上的分歧，F(xiàn)ossum 在被美光收購之后，離開了美光，攜巨款去南加州大學(xué)過起了安穩(wěn)的教授生活，憑借歷史上的貢獻(xiàn)還能時(shí)不時(shí)獲個(gè)伊麗莎白女王獎(jiǎng)。他在網(wǎng)絡(luò)上寫了很多歷史文章，有意無意地讓大家誤以為他是CIS第一人。
不過，在網(wǎng)絡(luò)留言區(qū)他的發(fā)言中，可以看到，他了解并尊重愛丁堡大學(xué)（以及VVL公司）的率先發(fā)明。
關(guān)于愛丁堡大學(xué)（1990年CIS）和FOSSUM的發(fā)明的關(guān)系，有權(quán)威定論：后者是在前者之后發(fā)展起來的。
2008年得獎(jiǎng)之后，《蘭克獎(jiǎng)得主王國(guó)裕談原始創(chuàng)新》文內(nèi)寫道：這次評(píng)獎(jiǎng)他們做了很深入的工作。在頒獎(jiǎng)后的宴會(huì)上，一個(gè)評(píng)委就跟我們說，他們把這個(gè)項(xiàng)目該調(diào)查的都調(diào)查遍了。We know you better than yourself。有一個(gè)重要的問題，就是美國(guó)人有源器件那個(gè)專利（注：93年Fossum做的發(fā)明）也比較重要，那么誰更重要？那么他們就請(qǐng)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)行打分鑒定，結(jié)論：那個(gè)專利是在我們的基礎(chǔ)（愛丁堡大學(xué)90年的發(fā)明）上進(jìn)行發(fā)展的，我們的專利是最原始的，是最重要的發(fā)明。
第三章：臺(tái)積電、華虹、中芯國(guó)際都很關(guān)注CIS，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)
90年，愛丁堡大學(xué)研發(fā)出第一顆CIS，是黑白的，在英國(guó)的一個(gè)FAB廠流片，實(shí)力有限。
在研發(fā)彩色CIS的時(shí)候，要找更好的代工廠。王國(guó)裕找到臺(tái)積電歐洲的銷售部門匯報(bào)，臺(tái)積電啟動(dòng)了這項(xiàng)工作。不過，因?yàn)榕_(tái)積電的廠在亞洲，愛丁堡大學(xué)后續(xù)還是選擇在歐洲流片。
1995年，王國(guó)?；貒?guó)創(chuàng)業(yè)做CIS，在韓國(guó)LG流片，并創(chuàng)造了多項(xiàng)大陸第一。
后來起步的909工程上海華虹NEC也和王國(guó)裕接觸。華虹了解到CIS的光輝未來，并有濃厚興趣投資。不過，母公司開元集團(tuán)和華虹沒有談攏條件。
2000年，上海華虹NEC投資了硅谷的豪威。豪威的洪老板中學(xué)畢業(yè)于上海南洋模范中學(xué)，大學(xué)是上交大。上海華虹和他聯(lián)系上并不是難事。負(fù)責(zé)投資的是陸德純。
硅谷的豪威起步時(shí)候，是和臺(tái)積電深度合作而成長(zhǎng)起來的。2000年8月的招股書中披露，與臺(tái)積電有非常深入的合作。
該招股書也披露，中國(guó)臺(tái)灣力晶（力積電 PSC）與上海華虹NEC都投資了，并將合作。
2001年，新聞表示豪威將和華虹在上海成立合資的設(shè)計(jì)與測(cè)試中心。豪威上海于2001年在松江綜保區(qū)成立，2002年，設(shè)廠生產(chǎn)模組，潔凈車間是從食堂改的。小姑娘用肉眼目測(cè)來確定芯片的成像效果，供應(yīng)摩托羅拉。
2003年，趙立新到格科微創(chuàng)業(yè)，中芯國(guó)際很有熱情地和他合作開發(fā)CIS，還愿意出資。這當(dāng)然是受到了華虹的影響?。?/span>
目前國(guó)內(nèi)上規(guī)模的晶圓廠基本上都可以做CIS，如合肥晶合、廣東粵芯、蘇州和艦、中芯紹興等。青島國(guó)資控股的榮芯收購了爛尾的CIS項(xiàng)目淮芯。
第四章、豪威的軼事和創(chuàng)業(yè)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月財(cái)季之前一直都是虧損的。We shipped over 4.0 million image sensors in the year ended April 30, 2000.
1996年，當(dāng)時(shí)OV的第一顆芯片回來，大家心情非常緊張所有都在，當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)測(cè)試的哥們把芯片放上后，不work，他滿頭大汗，大家都著急，結(jié)果突然發(fā)現(xiàn)電源沒插上，這是OV流傳的大笑話。
Marvell是90年代華人硅谷創(chuàng)業(yè)企業(yè)，后來成為華人芯片創(chuàng)業(yè)黃埔軍校。我在文章里提到了：“拿出辦法來”—— 世界華人芯片往事 | 科技老兵戴輝
豪威也是一所華人芯片創(chuàng)業(yè)黃埔軍校，創(chuàng)業(yè)者不完全統(tǒng)計(jì)有：
徐辰 思特威 CIS
杜崢 芯視達(dá) CIS
董琪 GTI AI芯片
單記章 黑芝麻 智能駕駛芯片
諾磊科技 吳日正 邊緣AI芯片
何新平 中國(guó)臺(tái)灣晶相光
.....
清華大學(xué)王志華教授給與本文好評(píng)。清華官網(wǎng)介紹：王志華博士，清華大學(xué)教授，IEEE Fellow（會(huì)士）。清華大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、清華大學(xué)集成電路學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任。
第五章：熱血沸騰之后，更是“耗盡/耗干”后的無奈
楊正瓴專門寫了一篇博文作為讀后感，一些話很有意思，我專門摳出來。
傻天生的傻。剛才又是“熱血沸騰”，因?yàn)榭戳恕禖MOS圖像傳感器35年史和中國(guó)人的關(guān)鍵貢獻(xiàn)》，戴輝老師今天（2022-09-19）剛剛貼出的帖子。就像當(dāng)年看宋德生老師的《信息革命的技術(shù)源流》（成都：四川人民出版出版的圖書，1986-04）。
數(shù)學(xué)大師陳省身說：“要做學(xué)問就要安靜，甚至電話都不要接，不能打斷思路?！?/span>數(shù)學(xué)比較容易，一般大研究需要 7 年以上的專心致志。物理學(xué)更難。正如大數(shù)學(xué)家希爾伯特說：“物理對(duì)于物理學(xué)家來說實(shí)在是太難了！”物理學(xué)大研究“至少需要保證 10 年以上的研究時(shí)間。”
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