未来10年,CMOS图像传感器将从2011年的60亿美元增长为330亿美元,其平均增长率为行业平均的3倍。目前,图像传感器广泛应用于拍照手机、数码相机、互动游戏、网络视频、监控、 汽车电子 、医疗电子、航空航天,尤其是物联网的核心器件。陈杰称,思比科微目前的重点应用市场在手机和平板消费类产品领域,下一步的目标市场是车载和监控领域,医疗电子这块当前也有和一些医疗设备厂商合作。
“手机市场,量很大,但利润很低,我们现在已经占有了一席之地。未来三年,这个市场的增长速度将非常快。”他说,去年,思比科微发布了三个新产品,每个产品的销量都超过了大概2000万片。另外,得益于中国智能机和 平板电脑 市场的爆发式增长,思比科微实现了从低端VGA向中档720P和200万像素提升,并且产品被国内大多数品牌客户所采用,年度的出货量超过了1.5亿片的规模。今年,思比科微再次将产品升级到了500万像素,推出了SP5408。据陈杰介绍,SP5408基于思比科微自主开发的高填充因子1.4um像素和增强行FSI工艺技术,灵敏度高、噪声低,另外,采用自主开发的第3代高性能、低功耗模拟信号处理电路,在减低噪声的同时也提高了性能。此款CMOS图像传感器针对中、 低端智能机 和平板电脑市场需求,并与高通、MTK、展讯等基带平台都展开了深度合作,可简化 设计公司 ISP的调试。据悉,这是国内首款500万像素的CMOS图像传感器芯片。
陈杰透露,在车载市场,2007年思比科微就已经做了一些核心技术的储备,只是当时这个市场的量还没起来,现在市场逐步成熟和发展起来,今年下半年将会进入该领域。在陈杰看来,汽车市场是新的市场机遇,“目前汽车用摄像头年平均增长率超过100%。2012年国内汽车销量2000万台,机动车拥有量破1亿台,而在一部车内大概要放十几个图像传感器。另外,一些车载装置,如行车记录仪、车载全景式监控影像系统等都会用到图像传感器。”
在监控领域,“平安工程”需要大量高性能摄像头,这无疑也给图像传感器提供了市场机会。但是,中国的监控市场,尤其是**这块基本被国外企业垄断,本土企业要进入这一领域难度相对较大。不过,陈杰表示,思比科微现在也在开发1080P的**监控。
“医疗电子市场也是非常值得期待的市场,内窥镜、胃镜、喉镜等医疗检查设备的量非常大。不过,我们并没有主动推相关产品。”陈杰透露,目前主要与一些国外的医疗设备公司合作,为他们设计图像传感器芯片。他告诉记者,用于医疗设备的图像传感器,由于产品不一样,尺寸也往往不一样,如胃镜一般2.8um,心脏手术用设备一般1.75um,再比如内窥镜,基本是微型,像素比较小,分辨率不一定高,几万到10万就够了。
实际上,不同的应用领域对CMOS图像传感器的要求也不一样。陈杰称,用于**数码相机、监控、车载、空间观测等,图像传感器的像素尺寸一般大于5um,图像分辨率一般高于百万像素,要求高灵敏度、高动态、低噪声。这些领域的像素电路结构目前也从3T发展到4T、5T。用于手机、中低端数码相机等移动终端,图像传感器的像素尺寸接近1.4um,图像分辨率从30万像素到1200万像素,要求高灵敏度,低功耗、低噪声,像素电路结构主要采用3T/4T。
工艺只是平台 设计才是关键
目前,CMOS图像传感器的工艺主要有三种:FSI工艺、光导FSI工艺和BSI工艺。陈杰直言,思比科微推出的图像传感器,包括刚刚推出的500万像素的图像传感器SP5408采用的都是FSI工艺。不过,也有不少CMOS图像传感器提供商采用的是BSI工艺,二者究竟有什么不同?
“不管是BSI还是FSI,都只是一个平台,一个工具。从设计上来讲,BSI的感光利用率高,噪声更小,后期精度处理更容易。实际上,如果设计技术好,FSI和BSI工艺的差别并不大。”陈杰说,500万像素,去年属于比较**的配置,今年则属于入门级的产品配置,在这种情况下,用FSI工艺比用BSI工艺要节省20-30%的成本。对此,陈杰还做了一个形象的比喻,他说,BIS是一把牛刀,杀牛的时候用大刀,杀鸡的时候就不一定用大刀,关键看拿来做什么用。在他看来,800万、1300万像素的图像传感器,用BSI工艺就有优势,而200万、500万像素的图像传感器,用FSI工艺就足够,而且成本更低。
陈杰透露,今年下半年,思比科微将推800万像素的图像传感器。至于是否会采用BSI工艺,将视情况而定。“明年800万像素可能变成入门级的产品配置,500万可能就像现在VGA200万档次,我们会根据情况再决定是否做BSI工艺。”
目前,CMOS图像传感器芯片设计有五大核心技术,包括光电转换单元设计技术,低噪声、低功耗模拟信号处理(ISP)技术,高性能片上图像处理技术,大动态范围电路(HDR)技术,降噪(NRD)技术。在陈杰看来,工艺只是个平台,设计才是关键。据了解,思比科微目前已经申请**80多项,获得授权60多项。
设计上已与国外差距不大 本土企业当做好产品定位
微型化是CMOS图像传感器的发展趋势。目前,国外企业的产品的像素尺寸基本在1.75um-1.1um,像素在500万-1300万,本土企业现在大概做到1.4um。“去年是1.75um,我们希望明年做到1.1um。”陈杰说。
陈杰认为,在CMOS图像传感器的设计技术上,国内企业和国际大厂存在的差距已经不大了。“目前,大家都在同样的工艺平台上去开发设计,这个差距不到两代。”他举例说,比如台积电负责开发工艺,他的工艺对国内国外企业开放,大家都基于这个平台做设计,这样差别往往不大。但是,如果工艺由本土企业自己开发,差距还比较大。另外,在后期的图像处理方面,即ISP,国外企业有几十年的积累,本土企业尚处于追赶阶段。
目前,在监控、医疗、汽车电子等市场,国外企业占据了国内大部分的市场份额,本土CMOS图像传感器制造商想切入这些市场无疑有一定的难度。陈杰认为,关键是要做好产品定位。“基于1.4um的像素尺寸,本土企业应在成本、应用、性能方面做一个平衡。在国内做sensor的企业并不多,并且品牌效应并不明显,即使用*好的原材料做出*好的东西,但由于品牌效应不够,卖出的价格不一定好。本土企业要成为世界性的品牌还需要相当长的时间的积累。因此,本土企业一定要做好产品定位。”他说,“性价比是中国公司目前应该追求的东西。单纯追求*高品质不太现实,单纯追求*低成本也没有意义,高性价比当是我们努力和追求的目标。”