手机CIS芯片告别大缺货，BSI+Stacking+PDAF成标配

影像体验一直是消费者购买智能手机时非常关注的一个特性，对高成像品质的追求也推动着高品质图像传感器的需求，高端CMOS图像传感器（CIS）一度成为手机产业链中的短板，造成下游终端厂商出货受阻。虽然目前短板得以弥补，但CMOS图像传感器技术革新的步伐从来没有停止。 　 更高像素、更小像素尺寸是CIS演进方向 随着人们对高像素的不断追求，智能手机的摄像头像素也不断走高。目前高端智能手机的后置摄像头已达到13M，有些甚至16M、20M，相应的前置摄像头像素多为5M和8M。对摄像头参数的追逐，这导致13M的CMOS图像传感器一度缺货。

北京思比科微电子技术股份有限公司 董事长陈杰

北京思比科微电子技术股份有限公司（以下简称“思比科”）董事长陈杰告诉记者，去年高品质且能稳定量产1，300万像素CMOS图像传感器的厂家只有SONY公司，而SONY公司因Apple需求大产能不能满足整个市场需求，造成13M芯片大面积缺货。不过，随着三星公司的13M产品也进入稳定量产阶段，填补了SONY的缺口。目前，SONY的13M产品产能也充足，缺货问题得到解决。 一直以来，图像传感器的中高端、高端市场被国外公司所占据，SONY、三星和OmniVision占据着市场前三名，相关数据显示，2014年这三家企业的市场占有率达到63％。中国厂商则主要耕耘在中低端市场。陈杰说，在8M以上高端产品方面的工艺平台方面，本土厂家与国外企业还存在较大差距。国外主流平台是12‘，BSI或BSI+Stacking工艺，像素尺寸为1.12um。本土厂家平台大多数是8’FSI工艺，像素尺寸为1.4um。他同时也指出，电路设计技术差距并不大，若有相同的工艺平台支持，差距将大大缩小。 “目前中端智能机的后置摄像头多为5M、8M，前置摄像头多为2M、5M；低端智能机后摄像头一般为2M、5M，前置摄像头为0.3M和2M。”陈杰告诉记者，思比科可以自主开发1.4um像素工艺，目前批量供货的产品为8M、5M、2M和0.3M系列产品，产品定位为中低端智能机市场，以高性价比和良好的技术服务为主要竞争优势。他透露，下一步思比科将全面升级0.3M、2M、5M产品线，进一步提升性价比优势，并将与合作伙伴合作推出高性价比13M产品。 当然，业界所追求的并非只是像素数量，还有像素尺寸。东芝电子（中国）有限公司系统LSI战略策划部技术总监金子武彦称，目前，智能手机上前置摄像头8Mpix所占比例最大，并且前置摄像头要求模组的高度要低，要求sensor的光学尺寸为1/4英寸，而非1/3英寸，换句话说，像素尺寸1.12um、8Mpix为最大尺寸。后置摄像头以13Mpix产品居多。目前，东芝量产产品最小像素尺寸为1.12um，其已将1.12um的单像素尺寸应用至8Mpix、13Mpix和16Mpix图像传感器。 安森美半导体图像传感器部移动及消费副总裁兼总经理Shung Chieh也表示，市场中很多CIS的像素尺寸已经从2.0 um降至1.1 um，目前1.1 um是前置和后置摄像头的主要像素尺寸，而且整体市场还在继续转向更小的像素尺寸。Shung Chieh直言，面向手机市场，安森美提供的产品系列，从2.8 um到1.1 um配以从VGA到1800万像素的分辨率，其中以1/3.2英寸、1300万像素产品系列最为重要，这系列产品具有领先的像素灵敏度、量子效率和低传感器噪声，提供高品质的图像。 “随着智能手机市场推动图像分辨率越来越高，要求像素尺寸越来越小，分辨率增加的愿望虽然不会停止但肯定会减慢。” Shung Chieh如是说。 近年来，CIS领域不断上演着并购案，如安森美半导体在继收购了Truesense Imaging和Cypress半导体的图像传感器业务之后，去年又收购了Aptina Imaging；今年OmniVision被中资机构所收购。“大者恒大”的局面在CIS领域一直在持续。陈杰称，手机市场高端CIS芯片被国际巨头把控的格局在短期内将不会改变，中低端市场竞争将愈发激烈，产业可能面临大的整合。 本文下一页：BSI+Stacking工艺崭露头角，PDAF成市场亮点 《国际电子商情》原创文章，谢绝转载 {pagination} BSI+Stacking工艺崭露头角，PDAF成市场亮点 随着业界对更高分辨率、更小像素尺寸的追逐，CMOS图像传感器的技术革新也从来没有停止。无疑，背照式成像技术(BSI)是一重大突破——支持更小像素尺寸和提高分辨率，不过，这还远远不够。 值得注意的是，既要支持更小的像素尺寸，同时又不降低CIS整体的图像品质，这往往是一对矛盾体。陈杰表示，1.12um及更小像素，需要BSI或BSI+Stacking工艺支持。另外，全尺寸30fps预览对Sensor的功耗要求也很高。因此，需要工艺和电路两方面都要做好才行。金子武彦说，要实现像素的小型化，确保灵敏度和饱和电子数的像素结构很重要。同时，为了确保颜色再现性和分辨率，需要相邻的像素信号不混合的结构。

安森美半导体图像传感器部移动及消费副总裁兼总经理Shung Chieh

为了兼顾高分辨率、小像素尺寸和低功耗，不少企业正在或已开发出堆栈技术。金子武彦称，目前东芝正在开发一项堆栈技术，可在晶圆级别叠加图像传感器和逻辑电路。因为其不仅能改善图像传感器的高速读取等性能，还能够追加功能，因此提高了开发出别具特色的产品的可能性。他透露，这项技术今后将应用于对高性能、多功能要求高的高端产品。另外，他还透露，以2016年产品化为目标，东芝正在开发1.0um的像素。 安森美则已开发出先进的堆叠技术。Shung Chieh称，将把堆叠技术用于未来产品，支持优化像素性能和独立支援电路。 除了堆栈技术，相位检测自动对焦（PDAF）也是厂家争相推出的一项新技术。其实，在主传感器中加入相位对焦像素在微单领域并不是什么新技术，但用在手机上却是一大亮点。SONY、三星、OmniVision这三大图像传感器厂商已经推出了相应的PDAF传感器。据金子武彦透露，东芝带PDAF像素的16Mpix新产品，将在今年第四季度开始量产。 凭借工艺专长和颜色滤波阵列(CFA)，安森美在今年也推出了PDAF技术，采用独特的微镜架构，可在微光下快速自动对焦。Shung Chieh说，安森美已付运的产品或提供的样版，具有行业标准的Bayer颜色模式、更高灵敏度的Clarity+技术和PDAF技术。Clarity+技术是安森美2014年推出的一项技术，主要采用清晰的像素来提高传感器灵敏度，用于更好的微光成像。Shung Chieh透露，目前安森美正致力于下一代像素技术，更低功耗、更快速度和更好噪声性能的高性能设计架构已在开发中。未来还将探索结合这些技术，开发新技术并无缝集成安森美其它技术和产品。 目前，iPhone 6、三星S5、 vivo X5Pro、OPPO R7等不少手机已经引入相位检测自动对焦技术。相信不久的将来，会有越来越多的手机搭载这一技术。 本文下一页：新兴应用蕴藏新商机，厂商多点布局 《国际电子商情》原创文章，谢绝转载 {pagination} 新兴应用蕴藏新商机 厂商多点布局 无疑，手机摄像头一直是CIS最重要、也是最大的应用领域，虽然智能手机增速放缓，但CIS在这一领域依然还有足够的发展空间。不过，应该看到，更多新的应用市场增长迅速，将成为CIS新的增长动力。 陈杰表示，智能手机在中国和发达国家已经趋于饱和，但在发展中国家的普及率还不高，还有足够的发展空间。另外，采用双摄像头、阵列摄像头等新技术可能带来新的应用和体验，这将进一步提升CIS市场需求。同时，手机是一种消费品，更新换代速度快，对摄像头芯片的需求量依然很大。陈杰认为，后置双摄像头和阵列摄像头会产生新的功能和用户体验，会成为将来的一种发展趋势。 实际上，除了智能手机，思比科在非手机类CIS芯片研发方面已具备良好技术储备和竞争优势。据陈杰介绍，思比科已自主开发成功了国产高可靠性CIS工艺和高动态、超高速、高精度（12bit至14bit）片上列ADC电路、ISP等关键技术，可以满足高清监控、车载、机器人、无人机等工业级应用的技术要求。“能够开发全国产化的高可靠性、高性能、工业级CMOS图像传感器系列芯片是我们的重要优势，我们看重高清监控、车载、机器人、无人机等高可靠性应用市场。” 陈杰说。 东芝除了在手机市场大力投入外，还在开发需求急速增长的车载用摄像头的CIS。“车载用传感器与手机用传感器相比，在规格上存在一些不同的要求项，但作为图像传感器的基本要求，如灵敏度、饱和度等大都是共通的，所以可以有效利用手机产品的开发技术。” 金子武彦说，“今后的市场将从拍摄之后查看图像这一应用领域扩展到对图像进行识别的应用领域，如用于个人身份认证的脸部认证、虹膜认证和车载摄像头的障碍物识别等。” 基于摄像机的安防系统和视觉应用，安森美关注的应用市场更为广泛。Shung Chieh称，除了手机，汽车、医疗内窥镜、扫描、工业制造、物联网(IoT)连接设备、无人机、运动相机、车载硬盘录像机(DVR)、高端电影摄像机和航空应用都是安森美关注的应用市场，安森美已做好准备为所有CMOS成像市场提供产品。 在除智能手机之外的其它应用市场，CIS正展现着它的魅力。汽车电子与机器视觉的应用、安全监护系统、医疗影像以及与物联网相关的各种光电传感应用等应用场景已然成为CIS新的增长动力，而国内外CIS厂商已经注意到了这一变化。 《国际电子商情》原创文章，谢绝转载