〈分析〉CIS潛力在哪?為什麼國際大廠紛紛看好

CIS潛力在哪?為什麼國際大廠紛紛看好  (圖片:AFP)
CIS潛力在哪?為什麼國際大廠紛紛看好 (圖片:AFP)

受到手機鏡頭數量持續向上發展,吸引不少半導體大廠爭相投入 CMOS 市場,試圖挑戰 SONY 霸主地位。

根據市調機構 Yole 預測,2018 年 CMOS 感測器 (CIS) 的全球市場規模將達 155 億美元規模,預估今年將成長 10%,達 170 億美元,2024 年則可望達到 240 億美元

(資料來源: yole) 全球 CMOS 感測器市場規模
(資料來源: yole) 全球 CMOS 感測器市場規模

韓媒指出 DRAM 大廠 SK 海力士為開發新一代 CIS,已於 9 月在日本東京設立研發中心。此外,今年上半年 SK 海力士已順利生產 1300 萬畫素的 CIS,下半年則進一步提升至 1600 萬畫素等級。而韓國京畿道利川 M10 工廠的部分 DRAM 產線也正在轉換為 CIS 產線。

此外,三星在上個月底公佈第 3 季財報時也強調 CIS 的重要性,計劃在明年第 1 季擴大 CIS 產能。同時,三星也正在加速開發 CIS 新品。今年 8 月三星已搶先 SONY 推出 1 億 8000 萬畫素的行動 CIS「ISOCELL Bright HMX」,叫陣 SONY 的意味濃。

CIS 原理:

CIS 是結合類比及數位電路,主要功用是將光訊號轉換成數位元化影像資訊的裝置,其主要由四個零組件組成:微透鏡、彩色濾光片 (CF)、光電二極體 (PD),及像素設計。

  • 微透鏡:具有球形表面和網狀的透鏡。當光通過微透鏡時,CIS 的非活性部分負責將光收集起來並將其聚焦到彩色濾光片。
  • 彩色濾光片:顯現反射光中的紅、綠、藍色彩。
  • 光電二極體:作為光電轉換的組件,捕捉光並轉換成電流。
  • 像素設計:透過 CIS 上裝置的主動式像素感測 (APS) 呈現。APS 常由 3 至 6 個電晶體構成,可從大型電容陣列中取得或緩衝像素,並在像素內部將光電流轉換成電壓。

CIS 最大應用:手機市場

雖然 2019 年智慧手機銷售量沒有太過亮眼的表現,但手機 CIS 的銷售成長卻能呈現 20% 的成長。隨著手機搭載越來越多顆鏡頭,加上消費者注重手機相機的硬體升級,鏡頭與 CIS 已成為產品差異性的賣點之一。

拋開鏡頭數量的差異,拍照的成像品質與 CMOS 大小成正比,因此主鏡頭畫素提升刺激著 CMOS 運算升級。

SONY 作為全球 CIS 最大的供應商,目前最新研發出堆疊架構的 CMOS。SONY 在傳統的感光層與底部電路之間增加進一層 DRAM,進而讓感光元件具備短時間拍攝大量影像的能力。

此外,手機鏡頭過去以畫素升級為主,但在 CMOS 尺寸大小已漸漸達到極限之下 (因手機內部空間有限),手機鏡頭開始注重變焦能力。

而變焦有光學變焦與數位變焦兩種。光學變焦透過光學原理調整焦距,使成像畫質無損。數位變焦就是透過軟體運算來放大 / 縮小,通過插補運算來呈現影像。但由於是利用軟體計算,因此數位變焦的噪點相對較多。

傳統專業相機的光學變焦並無法移植到手機上,但為了進一步提升手機成像品質,注重變焦能力,因此手機變焦方式採取「雙鏡頭變焦」,利用兩個定焦鏡頭,配合其物理焦距的差異,實現變焦效果。

變焦需求帶動手機鏡頭數量增加,連帶刺激 CIS 出貨量升提升。今年主流旗艦機種鏡頭數量已從三顆起跳,小米最新發表的新機甚至一口氣拉升至五顆鏡頭。

此外根據 Yole 的統計顯示,平均每部智慧手機 CIS 數量在 2024 年將達到 3.4 個,年複合增長率達 6.2%。看上鏡頭的潛在商機,半導體大廠紛紛投入也是不無道理。

(資料來源: yole) 手機鏡頭數量趨勢
(資料來源: yole) 手機鏡頭數量趨勢

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