圖像傳感器在各新的應用領(lǐng)域煥發(fā)生機

新功能正推動CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)變革，未來五年復合年增長率為10.4%，2021年市場規(guī)模將達到188億美元。

行業(yè)調(diào)研機構(gòu)Yole認為CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)將保持高速增長趨勢。智能手機中的攝像頭數(shù)量增長將消除智能手機出貨量增長緩慢帶來的影響。雙攝像頭和3D攝像頭將對CMOS圖像傳感器的出貨量產(chǎn)生重要影響。

圖像傳感器在各新的應用領(lǐng)域煥發(fā)生機

2016年的消費類市場正從數(shù)碼攝影的衰落中恢復起來。雖然，運動相機似乎已經(jīng)達到市場上限，但是新的應用，如無人機、機器人、虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）等，正促使CMOS圖像傳感器市場煥發(fā)新的生機。

與此同時，汽車攝像頭市場已經(jīng)成為CMOS圖像傳感器的一個重要增長領(lǐng)域。先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的發(fā)展趨勢進一步提高對傳感器供應商的壓力，以提升其傳感技術(shù)能力。圖像分析是新興需求，并且人工智能的早期應用正吸引眾人的目光。預計2016年~2021年，汽車CMOS圖像傳感器市場的復合年增長率將高達23%。因此，我們認為2021年之前，全球CMOS圖像傳感器的市場增長不會出現(xiàn)放緩的趨勢。

與汽車市場相似，圖像分析和性能提升也正在生產(chǎn)、安防、醫(yī)療和工業(yè)市場中起到重要推動作用。

技術(shù)革新仍然是CMOS圖像傳感器的主要驅(qū)動力

背照式（BSI）和堆疊BSI技術(shù)正在興起。這些技術(shù)有了重大突破，正在改變競爭格局和市場狀態(tài)。堆疊BSI圖像傳感器分層堆疊像素，包括片上背照式結(jié)構(gòu)像素的形成，芯片包括用于信號處理的電路，將代替用于傳統(tǒng)背照式CMOS圖像傳感器的支撐襯底。該種圖像傳感器還能集成更多功能，如自動對焦（AF）和光學防抖（OIS）。

智能手機的雙攝像頭技術(shù)

智能手機攝像頭主要有以下兩個驅(qū)動因素：

（1）尺寸：攝像頭模組的X、Y和Z尺寸

（2）圖像質(zhì)量：特別是高分辨率、低光性能、對焦和防抖

“雙攝像頭”技術(shù)正在改變游戲規(guī)則，可能在短時間內(nèi)容搶占市場份額，推動CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)增長。另一個重要情形是智能手機前置攝像頭正在醞釀變革，這主要受人機交互接口技術(shù)的驅(qū)動。

理解雙攝像頭和3D感測攝像頭對各種產(chǎn)業(yè)的影響是一件非常重要的事情，因為這些基礎(chǔ)硬件是計算革命（Computational Revolution）的重要組成部分，將改變生物識別、機器視覺、影視娛樂、安防監(jiān)控、智能交通、生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。

未來CIS技術(shù)的發(fā)展路線將得益于以下三方面的推動與約束

2010年，背照式（BSI）CMOS圖像傳感器技術(shù)開始發(fā)展并逐漸占據(jù)市場主流，已經(jīng)獲得了超過50%的市場份額。背照式是實現(xiàn)像元尺寸1.4 μm - 1.1μm的關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)促使800萬像素的CMOS圖像傳感器進駐智能手機市場，同時使得2400萬像素以上的CMOS圖像傳感器進入單反相機市場。

相機模塊尺寸 （X，Y和Z尺寸）

成像質(zhì)量（分辨率，靈敏度，對焦性能和防震能力）

功能性（慢動作視頻，圖像分析，運動控制）

索尼依然是CMOS圖像傳感器市場的巨頭

當下的移動圖像傳感器，幾乎都是CMOS材料的，這種材料相比以前的CCD材料最大的好處就是降低了芯片的功耗，在噪音、速度上也有更好的表現(xiàn)。而說起CMOS，索尼無疑是一個繞不開的名字，其不僅是著名的相機制造商，還是目前最大的CMOS傳感器供應商，為市場貢獻了諸多高像素、高感光、新結(jié)構(gòu)的圖像傳感器，所以使用索尼的傳感器一直是市場上高端手機的典型特征，也是廠商們大書特書的宣傳點，仿佛圖像傳感器市場上只有索尼一家。事實上，當下的圖像傳感器市場競爭非常激烈，連中國廠商也在通過資本的運作參與其中，這次就為大家盤點一下主流的圖像傳感器廠商。

市場上的主流圖像傳感器廠家

以下排名不分先后，只與整理順序有關(guān)

索尼

索尼的Exmor圖像傳感器除了在移動市場獨領(lǐng)風騷外，在相機領(lǐng)域也是獨占鰲頭，不僅自家相機使用，連尼康、賓得、奧林巴斯等品牌的部分型號也采用的索尼傳感器，支撐這種強大市場號召力的是索尼無可匹敵的技術(shù)實力，比如說堆棧式技術(shù)。

在流行的背照式傳感器中，像素和處理電路位于同一平面，下層是支持基板，堆棧式結(jié)構(gòu)是將上方信號處理的電路移到下方取代支持基板，在芯片上重疊形成背照傳感器的像素部分，使傳感器面積大大減??；同時由于像素和電路部分的獨立，使得廠商可以針對像素層進行高畫質(zhì)優(yōu)化，而電路層進行高性能優(yōu)化。

三星

就技術(shù)而言，三星有獨家的ISOCELL技術(shù)，原理是通過在相鄰像素間形成物理屏障來提升感光能力，使像素串擾較背照式傳感器減少30%、動態(tài)范圍提升30%。

15年三星推出了業(yè)內(nèi)首款1600萬像素、單像素尺寸僅為1μm、厚度5mm的S5K3P3，雖然單像素尺寸過小使得感光能力下降，但ISOCELL技術(shù)的應用彌補了飽和度的不足，官方宣稱最終成像質(zhì)量等同于1.12μm尺寸的CMOS。

更重要的是，S5K3P3超薄的厚度可以讓超薄手機在設(shè)計時攝像頭部分不再凸出，在手機外觀和拍照性能間取得了合理的平衡。

在年中索尼供貨吃緊的背景下，傳聞三星借此搶得了不少國內(nèi)客戶，相信不久我們就會看到更多搭載三星圖像傳感器的國產(chǎn)手機了。

豪威

豪威（OmniVisio）是移動傳感器市場中份額僅次于索尼的廠商，目前已經(jīng)被華創(chuàng)投資、中信資本和金石投資組成的中國財團以19億美元的價格收購。

豪威的圖像傳感器早期一直被用于iPhone上，但到iPhone 4S時后置攝像頭的傳感器供應商換為了索尼，其后豪威產(chǎn)品就只被蘋果用于前置攝像頭，而隨著三星和海力士的崛起，豪威的市場份額也不斷下降。

另外，豪威的傳感器售價較索尼低很多，最高甚至低6、7倍，所獲利潤自然不如索尼。在諸多廠商中，豪威是一個實力被嚴重低估的廠商，風頭被索尼長期掩蓋，希望其被中國財團收購后產(chǎn)品能被更多廠商所選擇。

意法半導體

自創(chuàng)辦以來，意法半導體的 研發(fā)戰(zhàn)略從來沒有動搖過，近四分之一的員工在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計領(lǐng)域工作，2010年研發(fā)占總收入近23%。意法半導體被評為半導體工業(yè)最具創(chuàng)新力的公司之一，擁有 20，000 項左右的專利和待批專利申請。

擁有豐富的芯片制造工藝，包括先進的 CMOS 邏輯、混合信號、模擬和功率制造工藝，意法半導體是開發(fā)下一代 CMOS 技術(shù)的國際半導體開發(fā)聯(lián)盟（ISDA）的合作企業(yè)之一。

海力士（SK hynix）

SK海力士從2007年開始投身CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)，通過收購Siliconfle的剩余股份，成為一家IDM。在短期內(nèi)提供800萬像素的產(chǎn)品，具備了生產(chǎn)各種產(chǎn)品的生產(chǎn)線。

除此之外，SK海力士還計劃根據(jù)顧客的要求，推出具有價格競爭力的產(chǎn)品，積極進軍全球最大的CMOS圖像傳感器生產(chǎn)國和消費市場中國。

Aptina

Aptina成像公司是CMOS成像解決方案的全球性提供商，其不斷擴大的產(chǎn)品組合被用于所有領(lǐng)先的移動電話和筆記本電腦 品牌。Aptina還提供范圍廣泛的產(chǎn)品，用于數(shù)碼攝像頭和攝像機、監(jiān)控、醫(yī)療、汽車和工業(yè)應用、視頻會議、條碼掃描儀、玩具和游戲。

Aptina致力于 為各種應用場合提供成像支持（Imaging Everywhere），不斷推動市場創(chuàng)新，如推出用于傻瓜混合式攝像頭（MT9F001）的首款14MP CMOS圖像傳感器，以及業(yè)界首款英寸格式的5MP SOC（MT9P111）。Aptina是一家私有公司，投資者包括Riverwood Capital、TPG Capital和美光科技公司(Micron Technology)。

佳能

說到CMOS又怎么能不提佳能呢，佳能的CMOS傳感器其實一直備受爭議，更新的速度遠遠比不上索尼，這也是讓廣大佳能粉怒其不爭，但就在15年12月，佳能宣布已經(jīng)研發(fā)出一款APS-H尺寸(約29.2x20.2mm)的CMOS傳感器，擁有讓人掉下巴的2.5億像素(分辨率將達到19580x12600)，作為比較，目前分辨率最高的數(shù)碼單反佳能5DS和5DS R的傳感器分辨率也“僅有”5060萬像素，而且還是依靠全畫幅(36x24mm)的傳感器實現(xiàn)的。

東芝集團（Toshiba）

東芝是日本移動攝像頭成像傳感器市場上的另外一家大公司。目前可能已經(jīng)沒有高端智能手機采用東芝成像傳感器，但諾基亞808 PureView攝像頭的4100萬像素成像傳感器就是由東芝提供的。

最近，東芝一直在努力進一步縮小智能手機成像傳感器大小并降低能耗。今年3月份，東芝推出了一款幀率為240fps的慢動作T4K82成像傳感器。

東芝的“代表作”是1300萬和800萬像素的智能手機成像傳感器，也生產(chǎn)面向高端智能手機的2000萬像素成像傳感器。HTC One M9后置攝像頭就使用了東芝的背照式T4KA7成像傳感器。與索尼一樣，東芝在成像傳感器中整合了相位探測自動對焦技術(shù)，有自己的3D深度地圖技術(shù)，以及用于改進慢動作視頻的明亮模式技術(shù)。

東芝專注于向中國智能手機廠商供應傳感器，并把汽車和醫(yī)療設(shè)備市場視作是未來增長的契機。東芝還展示了部分Project Ara模組原型產(chǎn)品。

LG

與三星非常相似的是，LG既是零部件也是產(chǎn)品生產(chǎn)商，攝像頭組件業(yè)務(wù)取得了進展。LG Innotek是LG旗下專注于組件生產(chǎn)的部門，設(shè)計了最新G4旗艦手機的攝像頭。

但是，與三星不同的是，LG并不自己生產(chǎn)成像傳感器，只設(shè)計攝像頭模組。LG的高端智能手機攝像頭全部采用索尼Exmor成像傳感器。LG最近為其LG G4配置了光圈為f/1.8的攝像頭，比G3光圈為f/2.2的攝像頭進光量多約80%。

除此之外，LG的研究團隊還在為其攝像頭模組開發(fā)硬件組件。在推出LG G3時，LG公布了激光自動對焦系統(tǒng)，LG G4配有紅外色彩校正電路，以更好地補償環(huán)境光線。

由于無需關(guān)注成像傳感器開發(fā)，LG有更多時間開發(fā)其他模組，開發(fā)出了部分有趣和實用的攝像頭設(shè)計。

英飛凌

英飛凌近年來的技術(shù)研究將改變手機攝像格局。

英飛凌與總部位于德國錫根的pmd科技有限公司共同開發(fā)了REAL 3D圖像傳感器芯片。兩家公司共同為客戶提供技術(shù)支持。pmd科技為這個全新研制的芯片家族所做的貢獻在于ToF像素矩陣。

英飛凌的貢獻是提供芯片上系統(tǒng)（SoC）集成的所有功能組件，并開發(fā)相應的制造工藝。3D圖像傳感器芯片在英飛凌的德累斯頓工廠生產(chǎn)，同時，利用微透鏡技術(shù)針對飛行時間（ToF）CMOS工藝進行了優(yōu)化。

Ams

奧地利微電子（ams）擴張CMOS圖像傳感器市場版圖。繼7月購并恩智浦半導體（NXP）CMOS圖像傳感器事業(yè)部之后，奧地利微電子近期再宣布與高端圖像應用及線性掃描CMOS圖像傳感器供應商CMOSIS達成協(xié)議，以現(xiàn)金形式100%收購其股份。

格科微電子(上海)有限公司

格科微電子有限公司創(chuàng)立于2003年，是中國領(lǐng)先的無晶圓廠圖像傳感器設(shè)計公司，目標瞄準全球移動設(shè)備及消費電子市場。

格科微電子設(shè)計、開發(fā)及銷售具成本優(yōu)勢的高質(zhì)量CMOS圖像傳感器裝置，該裝置可采集光學圖像并轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像輸出信號。其圖像傳感器主要用于功能手機、智能手機及平板計算機等移動裝置。格科微電子也設(shè)計、開發(fā)及銷售LCD驅(qū)動芯片，該裝置可驅(qū)動LCD面板將圖像數(shù)據(jù)顯示于屏幕上。

格科微電子的核心實力是創(chuàng)新設(shè)計能力、高效及靈活的制造工序以及和供貨商(例如代工廠及封裝廠)、CMOS攝像模塊制造商、LCD模塊制造商、終端設(shè)備制造商及設(shè)計公司等業(yè)界參與者建立關(guān)系。

北京思比科微電子技術(shù)股份有限公司

思比科微電子技術(shù)股份有限公司是一家由留學歸國人員2004年在中關(guān)村科技園創(chuàng)辦的高新技術(shù)企業(yè)，專門從事CMOS圖像傳感器和圖像處理芯片的研發(fā)和銷售。

公司的核心技術(shù)為具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“超級像素信號處理技術(shù)（SuperPix）”和"超級圖像處理技術(shù)（Superlmage)"。最近研制成功的1200萬像素高性能圖像傳感器芯片是中國首款突破千萬級像素大關(guān)的國產(chǎn)芯片，代表了中國在該領(lǐng)域的最高水平。

深圳比亞迪微電子有限公司

深圳比亞迪微電子有限公司是比亞迪集團旗下的獨立子公司，自2003年開始致力于集成電路及功率器件的開發(fā)，并提供產(chǎn)品應用的整套解決方案。比亞迪微電子立足于自主研發(fā)，利用中國巨大的電子元器件需求，豐富的技術(shù)人才，以及全球?qū)I(yè)合作伙伴強有力的支持，成功開發(fā)出多款具有世界先進水平的產(chǎn)品，并獲得多項國家和國際專利。

其多款IC及功率器件產(chǎn)品已獲得包括諾基亞、三星在內(nèi)的多家國際知名公司的認證和批量使用。深圳比亞迪微電子專注于半導體產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)：主要產(chǎn)品為IGBT 芯片及模塊，智能功率模塊(IPM)，AC-DC 芯片，電池保護及管理芯片，功率場效應管(MOSFET)，CMOS圖像傳感器，觸摸控制芯片、觸摸板，ESD 保護二極管、智能動力電池管理、電流傳感器等。

昆山銳芯微電子有限公司

銳芯微電子有限公司是一家研發(fā)、銷售圖像傳感器芯片的高科技公司。公司成立于2008年，現(xiàn)有人員85人，包括7名博士和32名碩士。銳芯在上海，深圳設(shè)有分公司，在天津設(shè)有產(chǎn)品研發(fā)中心。公司致力于研發(fā)高端圖像傳感器芯片。

銳芯微電子依靠自主研發(fā)的多項像素設(shè)計、電路設(shè)計以及圖像與處理技術(shù)，提供世界一流的各類CMOS圖像傳感器，具有超高靈敏度、寬動態(tài)范圍以及極低的固定模式噪聲，并與其他產(chǎn)品具有良好的兼容性。

銳芯發(fā)明的MCCD技術(shù)，是圖像傳感器技術(shù)的重大創(chuàng)新，它綜合了CCD和CMOS的優(yōu)點，成倍地提高了感光靈敏度。

銳芯微提供的產(chǎn)品具有極高的性價比，應用領(lǐng)域包括視頻監(jiān)控、人機交互、工業(yè)監(jiān)控以及其他專業(yè)應用領(lǐng)域，產(chǎn)品包括系列面陣以及線陣CMOS圖像傳感器，并提供定制CMOS圖像傳感器及多種IC定制設(shè)計服務(wù)。

長春長光辰芯光電技術(shù)有限公司

長春長光辰芯光電技術(shù)有限公司主要從事高性能CMOS圖像傳感器設(shè)計開發(fā)。長光辰芯光電研發(fā)團隊由具有豐富工作經(jīng)驗的海歸技術(shù)人員組成，具有很強的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

公司成立兩年多以來，已經(jīng)成功開發(fā)出多款CMOS圖像傳感器，如GMAX3005、GMAX1205、GSENSE400 等一系列產(chǎn)品，應用涉及工業(yè)、醫(yī)療、科研、生物成像等領(lǐng)域，具有很強的市場競爭力。同時長光辰芯光電承接芯片定制業(yè)務(wù)，設(shè)計能力包括超高分辨率、低噪聲、高動態(tài)和超高速CMOS圖像傳感器芯片。

眾所周知，CMOS具有性價比高、體積小、功耗低等優(yōu)勢，在圖像傳感器市場占有率達90%。隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的進步，包括背照式和堆棧式技術(shù)興起，以及雙攝像頭設(shè)計陸續(xù)出現(xiàn)并成為智能手機的新賣點。再加上汽車行業(yè)、無人機產(chǎn)品、VR以及AR技術(shù)等新興市場的推動，CMOS圖像傳感器正迎來新一輪的產(chǎn)業(yè)成長高峰。