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(chǎn)CCD傳感器,而將投入到更強(qiáng)的CMOS傳感器的研發(fā)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(gè)手機(jī)攝像頭供應(yīng)鏈陷入嚴(yán)重緊缺的態(tài)勢;再到OmniVision被中資機(jī)構(gòu)所收購,種種跡象表明,隨著不同應(yīng)用行業(yè)對于影像視頻需求的上升,圖像傳感器行業(yè)正在經(jīng)歷一次技術(shù)上的演進(jìn)與革新。
目前,手機(jī)、平板電腦、筆記本等圖像傳感器應(yīng)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(yè)中保持一定比例的存在(如宇航、醫(yī)療、軍工、監(jiān)控行業(yè))。”格科微電子(上海)有限公司市場應(yīng)用部總監(jiān)李翔說。
在CMOS圖像傳感器用量最大的手機(jī)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(qiáng),基本上800萬以上像素達(dá)到甚至超過了同等數(shù)碼相機(jī)的畫質(zhì)。另一方面,除了拍攝靜止照片,拍攝視頻并上傳到網(wǎng)絡(luò)的視頻剪輯的應(yīng)用也越來越多,例如現(xiàn)在已可以拍攝FullHD全高清視頻,而未來,實(shí)現(xiàn)4K2K超高分辨率以及高速攝影慢動(dòng)作回放等多種應(yīng)用功能已是大勢所趨,相應(yīng)地,這些應(yīng)用使得CMOS圖像傳感器在達(dá)到高分辨率的同時(shí),也要求具備高速響應(yīng)能力。
在看供應(yīng)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(yīng)攝像頭高清化發(fā)展的趨勢,對此,李翔也表示高像素CMOS圖像傳感器的設(shè)計(jì)主要面對兩大挑戰(zhàn):
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(shè)計(jì)方面
如高速高性能RAMPADC電路設(shè)計(jì)、高速M(fèi)IPI通道設(shè)計(jì)、電路規(guī)模增大后帶來的功耗問題,以及堆棧工藝的上下層芯片協(xié)同設(shè)計(jì)等。
據(jù)介紹,2015至2016年,將是格科微從中低端產(chǎn)品向高像素產(chǎn)品突破的關(guān)鍵時(shí)期,格科微將快速推出全系列的產(chǎn)品滿足不同客戶需求,標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品如1/5”5M、1/4”5M、1/3.2”8M、1/4”8M、1/3.2”13M等;同時(shí),根據(jù)對市場及客戶需求的理解,開發(fā)差異化的圖像傳感器產(chǎn)品也是格科微的另一大發(fā)展戰(zhàn)略。產(chǎn)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(jù)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(xiàn)階段的市場情況來看,在2M及以下規(guī)格的產(chǎn)品市場上,國內(nèi)CMOS傳感器已經(jīng)牢牢占據(jù)80%以上的份額;另外,5M的產(chǎn)品線也已經(jīng)和國際公司開始正面交鋒,目前正在不斷擴(kuò)大份額;但8M產(chǎn)線還沒有國內(nèi)公司實(shí)現(xiàn)商業(yè)量產(chǎn)。
格科微李翔認(rèn)為,從以上信息來看,貌似國內(nèi)圖像傳感器產(chǎn)品離國際公司還有較大差距,畢竟主流的8M/13M都沒有量產(chǎn),但是實(shí)際不然。“8M/13M/20M都需要邁過兩個(gè)門檻,即1.12umpixel工藝和高性能的RAMPADC電路。在這兩個(gè)方面,格科微投入數(shù)千萬人民幣的巨資,以及通過上百人技術(shù)精英團(tuán)隊(duì)近3年夜以繼日的艱苦努力,已經(jīng)突破了這兩大難關(guān)。特別是像素研發(fā)方面,格科微在臺積電(TSMC)的12吋產(chǎn)線上自主研發(fā)出性能與國際一流產(chǎn)品媲美的1.12微米像素,再加上與臺積電(TSMC)的戰(zhàn)略合作,成功研發(fā)出為格科微自主像素量身定做的透硅照射(TSI)工藝,各項(xiàng)圖像性能指標(biāo)均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。我們將在此基礎(chǔ)上快速推出一系列高像素產(chǎn)品,來填補(bǔ)國內(nèi)高像素CMOS圖像傳感器的空白。從今年5月開始,大家會(huì)看到格科微每個(gè)月都有高像素新產(chǎn)品推向市場。”
實(shí)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(yè)中的佼佼者。從未來發(fā)展來看,CMOS圖像傳感器的行業(yè)競爭將更多地體現(xiàn)在行業(yè)整合、資源整合、市場把控能力的綜合實(shí)力上,CMOS圖像傳感器將向著更好的拍照體驗(yàn)、更快的對焦速度、更智能化的應(yīng)用體驗(yàn)方向發(fā)展。
(圖2)格科微電子(上海)有限公司市場應(yīng)用部總監(jiān)李翔