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      2. CIS很搶手!

        2020-03-07 13:19:39 來源:EETOP
        新冠病毒疫情持續升高,造成全球電子業供應鏈出現缺貨、缺工的現象相當嚴重,尤其,隨著疫情擴散至韓國與日本兩大重要電子零組件生產國,更讓市場拉警報。尤其,日本與韓國是全球二大CMOS像傳感器(簡稱CIS)生產大國,一旦停工,恐讓原本已經供貨相當吃緊的CIS,將更加緊張。畢竟全球能供應智能手機所需的照相CIS,就僅有Sony、三星電子與并購豪威科技(OmniVision)的韋爾股份等幾家主要廠商,尤其,Sony占據全球將近一半CIS市占率,不論是蘋果或華為高端旗艦機種,均采用Sony的CIS,因此,未來必須關注日本疫情之發展,是否影響Sony生產線,值得留意。

        根據市調機構IC Insights統計,2019年CIS銷售額估較2018年成長9%、至155億美元,可望連續八年刷新紀錄,今年可望成長4%、到161億美元,此趨勢將延續至2023年。目前CIS最大終端應用在智能手機,但從成長性來看,汽車領域爆發力最強,至2023年銷售額年復合成長率(CAGR)估達到29.7%、上看32億美元;占整體CIS比重達15%。近年來智能手機朝向多鏡頭發展,從標配二顆鏡頭逐步擴增至三~四顆鏡頭,且像素不斷提升,促使CIS成本比重占整體照相鏡頭模組居高不下。再者,盡管智能手機銷量成長趨緩,但鏡頭顆數成長幅度遠大于手機銷量,也帶動CIS供不應求;包括Sony、三星均積極擴增CIS產能。

        Sony獨霸手機CIS 誰與爭鋒

        然而,談到CIS就不能不提到龍頭Sony,當年影像感測技術可分為CCD(電荷耦合元件,Charge Couple Device)與CMOS(互補式金屬氧化半導體,Complementary Metal OxideSemiconductor)二大主流,而Sony同時具備CCD與CMOS技術?;旧蟽烧叨际抢酶泄舛O管(photodiode)進行光與電轉換,將圖像轉換為數字數據,而其主要差異則在數據傳送方式的不同。CCD傳感器每一行中每一個像素(pixel)的電荷數據都會依序傳送到下一個像素中,由最底端的部分輸出,再經由傳感器邊緣的放大器進行放大輸出;而在CMOS傳感器中,每個像素都會連接一個放大器及A/D轉換電路,用類似存儲電路的方式將數據輸出;之所以造成這種差異的原因,在于CCD的特殊制程可保持數據在傳送時不會失真,因此各個像素的數據可集合至邊緣處再做放大處理;而CMOS制程的數據在傳送較長的距離時會產生噪點,因此必須先行放大再整合各個像素的數據。隨著CMOS技術急起直追,不但解析度直逼CCD,成本與耗電也更低,因此市場占有率快速提升,于是在2015年Sony決定停產所有CCD感光元件。

        早在2012年,Sony推出了首款堆棧式CMOS,用信號處理電路的芯片替代了原來背照CMOS感光元件的支持基板。在比上代背照式CMOS更薄的同時在圖片畫質上大幅提升。在經過改進后,Sony的第二代堆棧式CMOS被用在蘋果iPhone6/6S上,在五年的生產過程中,總共賣了2.5億支;iPhone 6系列出色的成像品質和龐大的出貨量讓Sony坐穩了手機CMOS老大的位置。2017年Sony又推出了首款三層堆棧的CMOS,并作為獨門黑科技搭載在自家的Xperia XZ Premium上。三層堆棧的CMOS在雙層堆棧式CMOS基礎上加入了DRAM快取存儲器,可以將圖像信息直接快取記憶體在CMOS芯片中。

        身為老二的三星電子在CMOS發展也相當積極,日前發布的旗艦機種Galaxy S20系列,其中最頂級的GalaxyS20 Ultra更配備1.08億像素的主鏡頭。這款新機采用三星自家名為ISOCELL Bright HM1(S5KHM1)的CMOS,這顆傳感器的特點是在1/1.33英寸規格下提供九合一像素合成Nonacell技術,每個像素大小為0.8μm,采3×3架構排列,合成2.4μm大像素,達Tetracell四合一像素(1.6μm)的兩倍進光量。三星也在發布會多次強調S20 Ultra的夜間拍照能力,是最能體現這顆CMOS大像素、高進光量的使用場景之一。為了對抗三星,華為將于不久后發布的P40 Pro,將搭載Sony為其定制的IMX700感光元件,雖然像素僅有5200萬,但CMOS尺寸與S20 Ultra同樣達到1/1.33吋。除此之外,IMX700除了采用RYYB高感光像素排列之外,更支持最高像素16合1拍攝,合并后像素面積達到4.48μm,保證在低光源環境之下仍有驚人的相片畫質。無論Sony或是三星,雙方在手機CIS不僅是拼產量、拼市占,更重要還要拼技術。

        車用CIS商機無限,安森美一家獨大 

        隨著ADAS及自駕車成為汽車電子市場大趨勢,每臺汽車安裝的CMOS圖像傳感器(CIS)將在2020年跳增一倍至10套以上。車用CIS傳感器市場進入快速成長階段,在搭配特殊算法及傳感器模組后,已能針對車廠的特殊需求,推出包括車道偏移警示、車身側邊盲點偵測、前方碰撞警示及自動煞車、夜視與停車輔助等ADAS系統。由此來看,車廠對于CIS元件需求激增,未來五年的年復合成長率(CAGR)勢必會超過智能手機應用。

        早期車用影像傳感器發展主要技術都是以單一傳感器進行多功能的應用,而后車用傳感器開始應用了高動態范圍成像(High Dynamic Range, HDR)的技術,并提高CMOS之靈敏度,同時,已有車廠利用雙攝影機獲取影像深度資訊,開發出3D立體視覺產品;目前在夜間光源不足或是在遠距處偵測時,一般CMOS仍未具有清晰之成像品質,難以達到良好的偵測效果,因此,必須與其他傳感器如毫米波雷達進行融合。

        然而,目前全球車用CIS是由安森美(On Semi)獨霸一方,市占率達四四%,遙遙領先第二位的Omnivision。過去車用CIS像素以VGA為主,主要是用在顯示影像,如今為了達到偵測與判讀,影像解析度要求越來越高,因此,逐步走向1300萬像素等級。(EETOP整理自:中時電子報)

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