據麥姆斯咨詢介紹,智能手機的最新數碼攝像頭模組通常由CMOS圖像傳感器(CIS)、圖像信號處理器(ISP)和動態隨機存取存儲器(DRAM)組成。其中,CMOS圖像傳感器可將目標對象的光信號轉換為電信號。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勢的顯現,已被廣泛用于智能手機和汽車等不同終端設備。韓國證券公司KIWOOM Securities分析師Yuak Pak近期分享了對全球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用細分(來源:KIWOOM Securities)
截至2018年,按不同行業對CMOS圖像傳感器的需求顯示,手機占主導地位,幾乎瓜分了七成的市場份額——68%,其次是計算(9%)、其它消費電子(8%)、安防(6%)、汽車(5%)、和工業(4%)。未來,手機、汽車和工業領域將成為CMOS圖像傳感器需求的增長主力軍,預計到2022年,CMOS圖像傳感器市場規模將從2018年的139億美元增長到190億美元。
隨著智能手機中攝像頭數量增加,手機不僅為現有CMOS圖像傳感器市場貢獻了主要需求,預計未來還將表現出最強勁的增長勢頭。雙攝像頭普及之后,三攝像頭開始出現在智能手機背面。主要智能手機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(例如光學變焦)和創新,再考慮到手機前置攝像頭數量,一部智能手機可以配備五個攝像頭。
攝像頭數量增加,能夠提供更多的功能,例如增強現實(AR)、三維即時定位與地圖構建(3D SLAM)和實時眼球追蹤。智能手機中的CMOS圖像傳感器數量預計將從2018年的36億顆迅速增加到2023年的53.6億顆。
智能手機中CMOS圖像傳感器數量增長明顯(來源:KIWOOM Securities)
隨著全屏手機時代的來臨,前置攝像頭模組需要做得越來越小。為了實現如此小的尺寸,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數量的同時兼顧發展更多的特殊功能。值得注意的是,像素密度已經迅速增大,為此,必須先改善CMOS圖像傳感器的像素集成。因此,對于智能手機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,現在正在將CMOS圖像傳感器、圖像信號處理器(ISP)和動態隨機存取存儲器(DRAM)的集成封裝技術引入超高速攝像頭。中長期時間內,這種趨勢對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,隨著像素數量增加到4000萬以上,工藝節點將從90nm向32nm或更小節點演進。
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勢。
實際上,SK海力士(SK hynix)正在用DRAM溝槽工藝技術來解決像素之間的光干擾問題,并正在進行使用金屬隔離墻(metal partition walls)來防止光子吸收的實驗。此外,三星電子(Samsung Electronics)的ISOCELL技術也采用了DRAM工藝,并努力將工藝改進到32nm水平。
憑借卓越的DRAM技術,全球兩家領先的半導體存儲器制造商SK海力士和三星電子有望縮小與全球領先CMOS圖像傳感器廠商(如索尼)的技術差距。
目前SK海力士的CMOS圖像傳感器生產線有8英寸和12英寸。與去年相比,今年的12英寸CMOS圖像傳感器產能提高了60%以上。此外,由于還有其它生產線也在部署CMOS圖像傳感器制造,從今年年底開始,SK海力士的產能會出現明顯的提升。
除了現有的8英寸CMOS圖像傳感器生產線外,三星電子也在利用原來的DRAM生產線進行改造,擴大其12英寸CMOS圖像傳感器產能。2018年,三星電子已經將LINE 11生產線改造為CMOS圖像傳感器生產線,計劃在2020年將LINE 13改為CMOS圖像傳感器生產線。
從今年下半年開始,CMOS圖像傳感器廠商霸主索尼將繼續擴大其在日本的12英寸產能,市場份額競爭將加劇。索尼新建生產線,SK海力士和三星電子將其現有DRAM生產線改造成CMOS圖像傳感器產線。日韓CMOS圖像傳感器廠商的產能布局,將讓我們看到更精彩的競爭上演!
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原文標題:追上索尼CMOS圖像傳感器技術,三星和SK海力士還需多少年?
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