從去年安森美收購Aptina,到今年索尼宣布將在2017年3月前逐漸停產CCD傳感器,而將投入到更強的CMOS傳感器的研發中,并且從4月開始索尼IMX214積層式CMOS圖像傳感器大面積斷貨,整個手機攝像頭供應鏈陷入嚴重緊缺的態勢;再到OmniVision被中資機構所收購,種種跡象表明,隨著不同應用行業對于影像視頻需求的上升,圖像傳感器行業正在經歷一次技術上的演進與革新。
目前,手機、平板電腦、筆記本等圖像傳感器應用都極少使用CCD;而原本是CCD大本營的安防市場,從去年開始已急劇萎縮。“未來一定是CMOS圖像傳感器占市場主流地位,CCD則將在一些特殊行業中保持一定比例的存在(如宇航、醫療、軍工、監控行業)。”格科微電子(上海)有限公司市場應用部總監李翔說。
在CMOS圖像傳感器用量最大的手機市場上,目前主要還是用于拍攝靜止畫面的照片,且對高分辨率的要求越來越強,基本上800萬以上像素達到甚至超過了同等數碼相機的畫質。另一方面,除了拍攝靜止照片,拍攝視頻并上傳到網絡的視頻剪輯的應用也越來越多,例如現在已可以拍攝FullHD全高清視頻,而未來,實現4K2K超高分辨率以及高速攝影慢動作回放等多種應用功能已是大勢所趨,相應地,這些應用使得CMOS圖像傳感器在達到高分辨率的同時,也要求具備高速響應能力。
在看供應商方面,索尼、三星以及OmniVision仍把持著高端市場的份額;其他重要廠商還包括:安森美Aptina、日本東芝、韓國Hynix、本土格科微、思比科、比亞迪、臺灣奇景光電等;其中,一些公司正在迅速推出高像素CMOS圖像傳感器(如2000萬像素),以適應攝像頭高清化發展的趨勢,對此,李翔也表示高像素CMOS圖像傳感器的設計主要面對兩大挑戰:
1、工藝方面
1.12um及更小像素的“透硅照射”(或“背部照射”)制造工藝,以及將感光芯片和外圍電路分成上下兩層晶圓的堆棧工藝等;
2、設計方面
如高速高性能RAMPADC電路設計、高速MIPI通道設計、電路規模增大后帶來的功耗問題,以及堆棧工藝的上下層芯片協同設計等。
據介紹,2015至2016年,將是格科微從中低端產品向高像素產品突破的關鍵時期,格科微將快速推出全系列的產品滿足不同客戶需求,標準產品如1/5”5M、1/4”5M、1/3.2”8M、1/4”8M、1/3.2”13M等;同時,根據對市場及客戶需求的理解,開發差異化的圖像傳感器產品也是格科微的另一大發展戰略。產能方面,SMIC和TSMC都是與格科微密切配合的晶圓合作伙伴,從2013年起,格科微CMOS圖像傳感器的出貨量已逐漸占據全球市場的前列。
(圖1)2014年全球CMOS圖像傳感器市場格局
從現階段的市場情況來看,在2M及以下規格的產品市場上,國內CMOS傳感器已經牢牢占據80%以上的份額;另外,5M的產品線也已經和國際公司開始正面交鋒,目前正在不斷擴大份額;但8M產線還沒有國內公司實現商業量產。
格科微李翔認為,從以上信息來看,貌似國內圖像傳感器產品離國際公司還有較大差距,畢竟主流的8M/13M都沒有量產,但是實際不然。“8M/13M/20M都需要邁過兩個門檻,即1.12umpixel工藝和高性能的RAMPADC電路。在這兩個方面,格科微投入數千萬人民幣的巨資,以及通過上百人技術精英團隊近3年夜以繼日的艱苦努力,已經突破了這兩大難關。特別是像素研發方面,格科微在臺積電(TSMC)的12吋產線上自主研發出性能與國際一流產品媲美的1.12微米像素,再加上與臺積電(TSMC)的戰略合作,成功研發出為格科微自主像素量身定做的透硅照射(TSI)工藝,各項圖像性能指標均達到國際領先水平。我們將在此基礎上快速推出一系列高像素產品,來填補國內高像素CMOS圖像傳感器的空白。從今年5月開始,大家會看到格科微每個月都有高像素新產品推向市場。”
實際上,除了格科微之外,思比科、比亞迪微電子等都是近年來本土CMOS傳感器行業中的佼佼者。從未來發展來看,CMOS圖像傳感器的行業競爭將更多地體現在行業整合、資源整合、市場把控能力的綜合實力上,CMOS圖像傳感器將向著更好的拍照體驗、更快的對焦速度、更智能化的應用體驗方向發展。
(圖2)格科微電子(上海)有限公司市場應用部總監李翔