據(jù)麥姆斯咨詢介紹,智能手機(jī)的最新數(shù)碼攝像頭模組通常由CMOS圖像傳感器(CIS)、圖像信號(hào)處理器(ISP)和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)組成。其中,CMOS圖像傳感器可將目標(biāo)對(duì)象的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。最初,CMOS圖像傳感器難以與電荷耦合器件(CCD)抗衡,但隨著性能改善、功耗降低和成本下降等優(yōu)勢的顯現(xiàn),已被廣泛用于智能手機(jī)和汽車等不同終端設(shè)備。韓國證券公司KIWOOM Securities分析師Yuak Pak近期分享了對(duì)全球CMOS圖像傳感器市場的分析。

2018年CMOS圖像傳感器市場需求按應(yīng)用細(xì)分(來源:KIWOOM Securities)
截至2018年,按不同行業(yè)對(duì)CMOS圖像傳感器的需求顯示,手機(jī)占主導(dǎo)地位,幾乎瓜分了七成的市場份額——68%,其次是計(jì)算(9%)、其它消費(fèi)電子(8%)、安防(6%)、汽車(5%)、和工業(yè)(4%)。未來,手機(jī)、汽車和工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒊蔀镃MOS圖像傳感器需求的增長主力軍,預(yù)計(jì)到2022年,CMOS圖像傳感器市場規(guī)模將從2018年的139億美元增長到190億美元。
隨著智能手機(jī)中攝像頭數(shù)量增加,手機(jī)不僅為現(xiàn)有CMOS圖像傳感器市場貢獻(xiàn)了主要需求,預(yù)計(jì)未來還將表現(xiàn)出最強(qiáng)勁的增長勢頭。雙攝像頭普及之后,三攝像頭開始出現(xiàn)在智能手機(jī)背面。主要智能手機(jī)制造商為了在極度飽和的市場中脫穎而出,追求攝像頭功能多樣化(例如光學(xué)變焦)和創(chuàng)新,再考慮到手機(jī)前置攝像頭數(shù)量,一部智能手機(jī)可以配備五個(gè)攝像頭。
攝像頭數(shù)量增加,能夠提供更多的功能,例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、三維即時(shí)定位與地圖構(gòu)建(3D SLAM)和實(shí)時(shí)眼球追蹤。智能手機(jī)中的CMOS圖像傳感器數(shù)量預(yù)計(jì)將從2018年的36億顆迅速增加到2023年的53.6億顆。

智能手機(jī)中CMOS圖像傳感器數(shù)量增長明顯(來源:KIWOOM Securities)
隨著全屏手機(jī)時(shí)代的來臨,前置攝像頭模組需要做得越來越小。為了實(shí)現(xiàn)如此小的尺寸,CMOS圖像傳感器必須集成彩色濾光片、光電二極管和放大器。后置攝像頭模組有望在增加像素?cái)?shù)量的同時(shí)兼顧發(fā)展更多的特殊功能。值得注意的是,像素密度已經(jīng)迅速增大,為此,必須先改善CMOS圖像傳感器的像素集成。因此,對(duì)于智能手機(jī)前置和后置攝像頭來講,提高CMOS圖像傳感器集成度變得越來越重要。
除此之外,現(xiàn)在正在將CMOS圖像傳感器、圖像信號(hào)處理器(ISP)和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的集成封裝技術(shù)引入超高速攝像頭。中長期時(shí)間內(nèi),這種趨勢對(duì)DRAM和CMOS圖像傳感器廠商來說,已被證明是有益的變革。

最新的三層(CIS + ISP + DRAM)堆疊式CMOS圖像傳感器(來源:KIWOOM Securities)
CMOS圖像傳感器采用的晶圓尺寸逐漸從8英寸增加到12英寸。另外,隨著像素?cái)?shù)量增加到4000萬以上,工藝節(jié)點(diǎn)將從90nm向32nm或更小節(jié)點(diǎn)演進(jìn)。
CMOS圖像傳感器的制造工藝與DRAM的制造工藝非常相似,制造DRAM 的溝槽技術(shù)也被用于高像素圖像傳感器。因此,我們相信今后DRAM制造廠商很有可能具有成本優(yōu)勢。
實(shí)際上,SK海力士(SK hynix)正在用DRAM溝槽工藝技術(shù)來解決像素之間的光干擾問題,并正在進(jìn)行使用金屬隔離墻(metal partition walls)來防止光子吸收的實(shí)驗(yàn)。此外,三星電子(Samsung Electronics)的ISOCELL技術(shù)也采用了DRAM工藝,并努力將工藝改進(jìn)到32nm水平。
憑借卓越的DRAM技術(shù),全球兩家領(lǐng)先的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器制造商SK海力士和三星電子有望縮小與全球領(lǐng)先CMOS圖像傳感器廠商(如索尼)的技術(shù)差距。
目前SK海力士的CMOS圖像傳感器生產(chǎn)線有8英寸和12英寸。與去年相比,今年的12英寸CMOS圖像傳感器產(chǎn)能提高了60%以上。此外,由于還有其它生產(chǎn)線也在部署CMOS圖像傳感器制造,從今年年底開始,SK海力士的產(chǎn)能會(huì)出現(xiàn)明顯的提升。
除了現(xiàn)有的8英寸CMOS圖像傳感器生產(chǎn)線外,三星電子也在利用原來的DRAM生產(chǎn)線進(jìn)行改造,擴(kuò)大其12英寸CMOS圖像傳感器產(chǎn)能。2018年,三星電子已經(jīng)將LINE 11生產(chǎn)線改造為CMOS圖像傳感器生產(chǎn)線,計(jì)劃在2020年將LINE 13改為CMOS圖像傳感器生產(chǎn)線。
從今年下半年開始,CMOS圖像傳感器廠商霸主索尼將繼續(xù)擴(kuò)大其在日本的12英寸產(chǎn)能,市場份額競爭將加劇。索尼新建生產(chǎn)線,SK海力士和三星電子將其現(xiàn)有DRAM生產(chǎn)線改造成CMOS圖像傳感器產(chǎn)線。日韓CMOS圖像傳感器廠商的產(chǎn)能布局,將讓我們看到更精彩的競爭上演!
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原文標(biāo)題:追上索尼CMOS圖像傳感器技術(shù),三星和SK海力士還需多少年?
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