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2018年華為(Huawei)推出全球首支「三鏡頭」手機, 引起Android陣營紛紛效尤,蘋果也於今(2019)年導入「三鏡頭」設計,據傳明年新機有可能進階到「四鏡頭」,顯示多鏡頭已成為高階智慧型手機標配;再加上,自駕車、物聯網等商機日益發酵,均帶動CMOS影像感測器(CMOS Image Sensor, CIS)需求持續增溫。

根據科技市調機構IC Insights預測,2019年CIS銷售額估較去(2018)年成長9%至155億美元,可望連續8年刷新紀錄,明(2020)年還會成長4%到161億美元,此趨勢將延續至2023年。CIS商機大爆發,市場預期,除晶片廠外,後段封測廠商也將同步受惠,究竟各家業者的客戶群及利基為何?明年是否能乘勢飛揚呢?

手機為最大市場 車用成長性強

影像感測器(Image Sensor)是重要的感光元件,主要有CDD(感光耦合元件)和CMOS(互補性氧化金屬半導體)兩大規格,其中CIS因體積小、成本較低,被廣泛應用在手機、汽車、安控、醫療等多領域,更是鏡頭模組中最具價值的關鍵零組件。

IC Insights預測,CIS銷售額、出貨量至2023年將一路刷新歷史高。目前手機仍是最大應用市場,但從成長性來看,汽車領域爆發力最強,至2023年銷售額年複合成長率(CAGR)估達到29.7%、上看32億美元,在該市場的銷售占比將同步拉升到15%,而手機在該市場的佔有率則從2018年61%降至45%(銷售額估98億美元)。

CIS市場能維持蓬勃發展,主要受惠於智慧型手機規格升級,像是多鏡頭、3D感測等,以及車載新應用(如ADAS)帶動。以智慧型手機為例,高端手機採三鏡頭以上已成為趨勢,而雙鏡頭則往中低階機種滲透,里昂證券就預估,今年四鏡頭滲透率將達4%,2020年、2021年可望分別達到15%、25%,在鏡頭出貨量拉升下,CIS元件需求可望持續增溫。

根據YOLE統計,目前全球第一大CIS製造商為日本SONY,市佔率約42%,其次為Samsung(三星)、占約20%,第三大則是近期剛被中國IC設計公司韋爾併購的(Omnivision)豪威科技,市佔率約11%,市場則看好併購後有機會超車三星;排名第四的ON semi安森美雖然在整體CIS市場占有率不高、僅個位數,但在車用領域卻是霸主。


同欣電搭去美化 切入中國手機市場

目前國內專精CIS封裝的公司主要有同欣電(6271)、精材(3374)、勝麗(6238)等。其中,同欣電為豪威科技RW(晶圓重組)業務的主要供應商,法人分析,豪威是同欣電的最大客戶,占營收比重逾兩成,隨客戶擴大在中國市場的布局,公司有望搭上去美化浪潮,切入中國手機供應鏈,為營運增添動力。

同欣電總經理呂紹萍於11月法說會中就透露,第4季主要動能來自於影像感測產品,並預期明年CIS出貨將大幅成長,未來還會逐步導入生產高畫質產品(4800萬MP)。他說明,手機大廠紛紛採用三鏡頭以上設計,CIS搭載數量隨之增加,加上中國力拼國產化,成為帶動公司CIS封裝業務成長的兩大助力。

為了因應客戶需求,同欣電也有擴充產能的規劃。八德新廠預計在明年初動工,至2021年下半年開始量產,主要生產醫療、影像感測等高階產品。今年設備支出約6.5億元,由於影像感測器需求強勁,預計明年將恢復往年高峰水準,估落在14-15億元。

勝麗車用占比高 精材看好CIS明年需求

勝麗則是專注在車用市場,最大客戶為安森美,同時也切入索尼(SONY)、豪威等國際大廠。據了解,公司今年已完成第一階段產能擴充計畫,第二階段預計於2020年完工,屆時整體產能將較今年提升40%;法人預期,目前勝麗車用產品占營收比重近8成,在新產能加入後,未來有可能提升到9成,由於車用品毛利率優於一般消費品,有助於公司獲利表現。

精材於之前法說會上指出,今年CIS封裝需求將較去年略減,明年則有機會小幅成長,且公司已逐漸淡出手機應用,朝車用、醫療等其他應用發展。法人估計,受惠於蘋果新機銷售暢旺,精材第四季淡季營運有撐,今年營運可擺脫去年大幅衰退的陰霾,明年在CIS需求助攻下,有望繳出優於今年的表現。

至於CIS測試廠則包括京元電(2449)、矽格(6257)、久元(6261)等。以京元電為例,目前CIS客戶已擠進前十大客戶名單上,產品應用則以手機等消費品為主。法人預期,在5G相關晶片、CIS等測試需求以及併購效益(併入東琳)帶動下,今年公司營收獲利皆有望創新高,EPS上看2.4元;基於中國去美化趨勢不變,2020年營收有機會維持雙位數成長。

MoneyDJ新聞/記者 王怡茹 報導 2019-12-09 11:37:28
https://tw.stock.yahoo.com/news/dj%E5%9C%A8%E7%B7%9A-cis%E9%9C%80%E6%B1%82%E7%81%AB%E7%86%B1-%E5%8F%B0%E5%B0%81%E6%B8%AC%E5%8F%97%E6%83%A0%E8%82%A1%E5%87%BA%E5%88%97-033700890.html
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影像感測器、車電族群 聚光

2019年全球手機銷售低迷,為了增加購買誘因,手機品牌業者開始提升手機規格,逐漸朝配置更多相機鏡頭來創造差異化及追求更高拍攝品質,因此帶動全球手機用CMOS影像感測器(CIS)需求持續成長。

研調機構Counterpoint預估,至2020年全球手機用CIS整體營收有望成長至120億美元以上,主要受惠於每支手機平均搭載CIS數量逐年攀升。其中日本Sony與南韓三星LSI為全球兩大主要CIS供應業者,合計CIS營收市占率達全球整體營收約85%,剩餘市占率由豪威(OmniVision)等業者瓜分。

在美中貿易戰角力中,中國發展半導體的腳步反而加快速度,並在各個領域開始深入布局,如韋爾股份於去年通過對豪威科技的重大資產購買方案,在2019年1月已完成過戶手續,正式成為韋爾股份的子公司,並且於10月23日公告擬以2,700萬美元對全資子公司豪威半導體上海進行增資。

面對Sony、三星在CMOS市場的強勢地位,韋爾與豪威聯手,韋爾股份通過豪威科技布局CMOS市場,豪威科技可以藉助韋爾股份更好地加大對中國市場的滲透。

雖然中國的最終目標是自建晶圓廠,但人才、技術和管理經驗短時間難以到位,現階段方向將朝向加強與亞系供應鏈的合作關係,未來可樂見中國手機品牌CIS元件部分訂單將由Sony和三星兩巨頭流向豪威科技,豪威的相關供應鏈可望受惠,如同欣電(6271)、精材等。

汽車市場部分,車用電子的滲透率有增無減,主要係因近年來隨著汽車電子快速發展,行車安全意識抬頭,加上歐美各國強制性法規推動,車廠導入先進駕駛輔助系統(ADAS),以及設置更多攝影機器元以確保行車安全,其中關鍵影像感測技術在ADAS扮演不可或缺且非常重要的角色。

ADAS系統除了搭載原有的車用CIS,還搭載近紅外線NIR感測器強化夜視功能,以及飛時測距ToF感測在車用儀表板上,藉此擷取駕駛人意識狀態等資訊,使駕駛人行動安全更提升。

我們認為目前車用半導體本益比來到近年新低,是絕佳布局時點,只待車市狀況好轉,屆時車用半導體族群將迎來獲利和本益比上調機會,建議可關注相關族群,如欣銓、勝麗、捷敏等。(作者是第一金投顧董事長)
經濟日報 陳奕光 2019-11-24 21:51
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索尼擴產CMOS 尚立、勝麗嘗甜頭

根據日媒報導,全球CMOS影像感測器大廠索尼(SONY)因應智慧型手機多鏡頭及5G需求帶動,狠砸9億美元興建新工廠,預計2021年度啟用生產。業界預料索尼擴廠將間接嘉惠CMOS代理商尚立(3360)及車用感測元件封裝勝麗(6238)大啖CMOS商機。

根據日經新聞、時事通信社報導,索尼看好5G到來衍生智慧型手機及相關鏡頭需求大增,大手筆擴廠為五年來首見,索尼已有12年未再新建產能,隨著智慧型手鏡頭逐漸走向多變焦、多鏡頭帶動影像感測器需求攀升,另外,5G低延遲性帶起物聯網、車聯網、無人車及工業4.0無人工廠等需求,鏡頭成為基本配置商機無限。

在2018年,索尼的影像感測器在全球市占率已超越50%,是全球第一大影像感測器供應商,排名第二為三星,市占率為20%,目前三星也正積極擴產中。索尼希望透過未來擴增產線,在2025年把市占率再提升至60%。

根據國際研究暨顧問機構顧能(Gartner)預測,影像鏡頭將成為全球5G物聯網解決方案最大市場,2020到2021年間,5G物聯網端點裝機量將超過三倍,由350萬台增至1,130萬台;到了2023年,裝機量甚至將近4,900萬台,到了2023年時車聯網汽車將超越物聯網裝置數量。

台廠相關供應鏈中,尚立為代理索尼影像感測元件,先前華為Mate 20及P20、P30鏡頭均採用尚立代理索尼元件,也陸續打入OPPO、VIVO及小米等供應鏈。勝麗除了為索尼車用影像感測器封測代工,也爭取到豪威(OmniVision)影像感測器元件封測訂單。
聯合晚報 記者張家瑋/台北報導 2019-10-30 13:47
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朱成志觀點/2020 CIS感測器將大爆發

IOT物聯網時代,CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS;簡稱互補式金氧半)影像感測器(簡稱CIS,CMOS IMAGE SENSOR)是極具潛力與成長性的半導體產業,自2011年起,全球CIS出貨量、銷售額已經連續八年刷新歷史高點。中國公司「韋爾(603501.SS)」去年4/15宣佈收購美國OmniVision(OV)豪威科技,全球市佔率擠進前三,韋爾2017年5月4日以7.02元掛牌,由2019年初至9/3最高價100元(歷史新高)漲2.5倍,上市三年漲13倍。

全球CIS成長大爆發,銷量連八年新高

8/27,IC Insights發布分析報告預測,CIS銷售額2019年有望增長9%,到歷史新高155億美元,今年的出貨量成長率則可望達到11%、全球將售出61億顆CMOS影像感測器、刷新歷史高,2020年還會續增9%至66億顆。自2011年起,全球CIS的出貨量、銷售額已經連續八年刷新歷史高,預期這樣的成長趨勢將持續至2023年,屆時出貨量、銷售額將分別上看95億顆、 215億美元。

汽車系統成為CIS增長最快的領域,預估2023年銷售額將上升至32億元,佔該年市場總銷售額15%,年複合增長率(CAGR)為29.7%。未來五年其他高成長的應用市場則依序是:醫療/科學系統(CAGR為22.7%、銷售額上看12億美元);安全監控攝影機(19.5%、20億美元);包括機器人、物聯網在內的工業領域(16.1%、18億美元);包括消費者等級虛擬/擴增實境產品在內的玩具及遊戲(15.1%、1.72億美元)。而作為CIS最大的應用市場,手機領域銷售額預估在2023年將達98億元,約佔該年市場總量45%,年復合增長率僅為2.6%。

CIS屬於典型的可以進行大規模批量生產的半導體產業,規模效應明顯,需要較大的前期投入才能產出結果,這也導致了這一行業強者恆強。目前CIS廠商有數十家,但是據YOLE的統計,在2016年前三名的廠商SONY、三星、OV豪威的市場佔有率總計72%,市場集中度非常高。但第四名的ON semi安森美,是美光旗下公司,在車用CIS市佔第一名,超過一半,這些都是在台股的勝麗(6238)封裝,達100%無不良品的紀錄,所以全球前十大CIS都是勝麗的客戶。

A股韋爾股份今年收購豪威科技

豪威科技於1995年在美國加州成立,其CameraChip和Amera Cube Chip系列CIS晶片廣泛應用於消費級和工業級應用。美國豪威(OmniVision)於2000年在Nasdaq上市,中國財團於2016 年完成了對豪威的私有化交易。 2018年4月,韋爾股份重啟了對豪威的收購,並於2019年5月通過了證監會的審核。多年來豪威主要收入來源是CIS,佔其業務比重超過94%。在手機應用領域,OV豪威市佔率第三,僅次於SONY和三星;在汽車應用領域,其市佔率第二,僅次於ON Semi安森美。另外在安防應用領域,豪威科技市佔率全球第一。

2011年之前,OV是CIS市場的老大,但此後遭遇競爭對手夾擊。SONY在2010年的市場佔有率才7%左右,但由於OV在2011年掉了iPhone訂單,與此同時,大量高端旗艦手機轉投SONY,2011年以後,SONY感測器就一路猛進,市場佔有率不斷提升。

三星也利用這一時機,打進了供求關係相對緊張的1300萬像素感測器市場,被大量手機品牌廠商採用,也超過了OV,成為了市場老二。

精材(3374)成立於1998年,由台積電41%、豪威10.2%合資成立,從事CMOS影像感測元件之晶圓層級封裝生產,2015年因應中資基金可能收購豪威科技(OmniVision),台積電以1.26億美元買下豪威手中持股的49.1%采鈺,及10.2%精材股權。

采鈺成立於2003/12月,是由台積電與豪威合資成立,主要生產影像感測器用彩色濾光膜,台積電與豪威分別持股49.1%,台積電在取得豪威手中采鈺持股後,持有采鈺98.2%股權,而到2019/Q2持有股權仍有87%。台積電自豪威接手精材股份中,分別在2015/11月底及2016/4月處分,台積電仍是精材最大股東,持有41%股權,但精材去年每股大賠4.99元,今年上半年賠1.34元,狀況仍不好,封裝技術完全拚不過勝麗。

勝麗CIS後市看好 9月業績起飛

勝麗(6238)是國際IDM廠的車用CIS元件主要封測代工廠,包括第一大客戶安森美(ON Semi),日本Sony也持續釋出CIS元件封測訂單,加上2019年爭取到豪威(OmniVision)CIS元件封測訂單,及切入歐系大廠供應鏈。今年持續爭取國際IDM廠車用CIS封測訂單,隨著先進駕駛輔助系統(ADAS)及自駕車對CIS用量持續增加,今年也搶進當紅的光達(LiDAR)、近紅外線(NIR)夜視感測器、飛時測距(ToF)感測器市場。

近年來隨著汽車電子蓬勃發展,行車安全意識抬頭,加上歐美各國強制性法規推動,車廠導入ADAS及設置更多攝影機器元以確保行車安全,其中關鍵影像感測技術在ADAS扮演重要角色。ADAS系統除了搭載原有的車用CIS,還搭載近紅外線NIR感測器強化夜視功能,以及飛時測距ToF感測在車用儀表板上,藉此擷取駕駛人意識狀態等資訊,使駕駛人行動安全更加提升。

未來10年LiDAR應用及需求將大幅成長,CIS應用於長期醫療、航空及軍事也是未來研發重點。勝麗在車用CIS已深耕多年,且技術大幅領先競爭對手,會持續在車用CIS封裝代工的發展上與產業發展趨勢緊密結合,持續在材料、工藝、生產流程上領先競爭對手,並提供客戶完整且有效的解決方案。未來車用CIS也是越來越高階,如同大立光的手機鏡頭畫素越來越高,所以有先手優勢的勝麗長線看好。

隨ADAS 及自駕車必然的發展趨勢,預估車用CIS元件訂單需求仍然暢旺。勝麗正於現有廠址進行車用產品生產線第一階段無塵室與機台設備的擴充,預計年底前完成;第二階段的產能擴充,也預計於2020年完成。勝麗目前車用產品營收及出貨量比重皆超過公司整體的七成,儘管Q2初受到客戶暫時性的季節庫存調整而影響營收表現低於預期,下半年營運表現將優於上半年,9月營收將再起步向上,外資8月大賣2157張,9/5受邀參加外資瑞信亞洲科技論壇,仍是指標型公司,短線在122元低檔築底,突破137元才完成W底,今年EPS估9元,本益比偏低,明年成長力大。
萬寶週刊 撰文/朱成志 2019-09-05 14:59
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CMOS 影像感測器未來 5 年續登高!汽車應用 CAGR 直逼 30%

雖然全球面臨經濟趨緩窘境、中美貿易戰又急遽升溫,但根據科技市調機構 IC Insights 最新預測,CMOS 影像感測器的銷售額及出貨量仍可望續創歷史新高紀錄。

IC Insights 27 日發表研究報告指出,預測 2018~2023 年期間,CMOS 影像感測器的銷售額、出貨量複合年成長率(CAGR)將分別達 8.7%、11.7%,與 2013-2018 年的 CAGR 相較(13.9%、16.0%)有所趨緩。

不過,雖然今年和明年的成長率將趨緩,CMOS 影像感測器的銷售額、出貨量,到 2023 年為止仍將一路刷新歷史高,主因數位影像應用日益普及,有望抵銷全球經濟降溫以及中美貿易戰的衝擊。

根據預測,CMOS 影像感測器銷售額今年有望成長 9% 至歷史新高 155 億美元,2020 年還將續增 4% 至 161 億美元。今年的出貨量成長率則可望達到 11%、全球將售出 61 億顆 CMOS 影像感測器,刷新歷史高,2020 年還會續增 9% 至 66 億顆,但屆時全球經濟可能會因中美貿易大戰陷入衰退。

自 2011 年起,全球 CMOS 影像感測器的出貨量、銷售額已經連續 8 年刷新歷史高,預期這樣的成長趨勢將延燒至 2023 年,屆時出貨量、銷售額將分別上看 95 億顆、215 億美元。

在 2018 年,中國採購的影像感測器占整體出貨量的 39%(這項數據並未計入他國企業為中國組裝線購入的感測器)。同一年,美洲的企業(多達 9 成位於美國)採購全球 18% 的影像感測器。

相機手機仍是 CMOS 影像感測器最大的應用市場,2018 年對銷售額、出貨量的占比分別有 61%、64%。不過,未來 5 年,成長最快的應用市場將是汽車系統,預估至 2023 年為止的銷售額 CAGR 將達到 29.7%,上看 32 億美元,對整體市場的銷售占比將達 15%(遠多於 2018 年的 6%)。

未來 5 年其他高成長的應用市場則依序是:醫療 / 科學系統(CAGR 為 22.7%、銷售額上看 12 億美元)、安全監控攝影機(19.5%、20 億美元)、包括機器人、物聯網在內的工業領域(16.1%、18 億美元)、包括消費者等級虛擬 / 擴增實境產品在內的玩具及遊戲(15.1%、1.72 億美元)。

另外,未來 5 年應用於手機的 CMOS 影像產測器銷售額,CAGR 預料只會達 2.6%,2023 年銷售額上看 98 億美元,對整體市場的銷售占比也將從 2018 年的 61% 下降至 45%。

(本文由 MoneyDJ新聞 授權轉載;首圖來源:Flickr/Thomanication CC BY 2.0)
TechNews 作者 MoneyDJ | 發布日期 2019 年 08 月 28 日 15:15
https://technews.tw/2019/08/28/cmos-image-sensor-sales/
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光學鏡頭技術定優勢 終端應用產品形式多樣化

隨著科技的進步與消費性電子應用領域擴大,輔以物聯網、智能化與大數據等趨勢,讓光學鏡頭應用續擴增,如手機、安控、車載、醫療等產業皆有涉略,整體產業趨勢仍持續向上。

光學鏡頭通常由鏡片、精密五金、塑膠零件、快門/光圈、馬達、傳感器以及鏡筒所組成。不同的產品因光學設計的差異,其內部結構差異頗大,而鏡頭對解析度、對比度、景深及各種像差等主要指標具有決定性的作用,其成像素質的優劣,則取決於光學設計水準的高低,以及光學鏡片材質的好壞。

鏡頭分成兩類

決定攝像品質優劣

市面上鏡頭分為兩類,即玻璃和塑膠鏡頭,兩者的差異,主要在於成本、光學性質、應用、製程、重量、耐受性等層面。玻璃鏡頭在透光性與折射率等光學性質、耐受性等方面較塑膠鏡頭優異,常用在專業相機、望遠鏡、醫療儀器、車用產品上;塑膠鏡片具有較低成本、重量較輕的優勢,廣泛用在手機、眼鏡等講究輕薄短小與可攜性的產品。

玻璃鏡頭的原料是光學玻璃,目前主要供應的是日商小原與德商首德等,而光學玻璃經過切削、研磨、加熱成型、精密回火、檢測等步驟可做成玻璃毛胚,目前國內有聯一光(3441)從事玻璃毛胚製作;至於玻璃鏡片就是玻璃毛胚經過加工處理之後所製成,生產玻璃鏡片的廠商主要有今國光(6209)、亞光(3019)等。
塑膠鏡頭的上游原料為PC、PMMA等工程塑膠原料,供應商包括華立(3010)、誠美材(4960)等。塑膠鏡頭屬一條龍製程,通常將原料射出成型以產生塑膠毛胚,再經剪取、鍍膜等過程,便可產出塑膠鏡片,而塑膠鏡頭即是將多片塑膠鏡片組合在一起,再加上感光元件而成。

處電子產業上游

應用領域持續擴大

感光元件通常分成兩種,即傳統的CCD,以及手機使用的感光元件,一般是近幾年快速發展的CMOS Sensor,在光學鏡頭的成本占比高達3成以上,目前日商Sony是CMOS Sensor霸主,據Yole Development資料顯示,其市占約42%;三星居次,市占約18%;原相(3227)雖有涉入,但仍屬低階產品,市占約2%。

光學鏡頭屬於融合光學、機械和電子等技術的資本密集行業,對自動化精密生產、檢測設備的投入要求較大,且技術含量也高,其工藝技術和生產管理水平將會直接影響產品的質量和良率高低,並決定在市場競爭中的成本優勢。

以整體電子產業的角度來看,光學鏡頭屬於產業上游,根據產業價值鏈資訊平台的歸類,光學鏡頭屬於電腦及週邊設備的上游,不過隨著科技的進步與消費性電子應用領域的擴大、安防監控、生物識別等需求,輔以物聯網、智能化與大數據等趨勢,讓光學鏡頭的應用持續擴增。光學鏡頭不僅做為核心部件,大量運用於安控攝像機、智慧型手機等,並持續虛擬實境(VR)、智能家居、車載、無人機、醫療器械等領域提高滲透率,且由於光學鏡頭與這些終端應用產品存在一對一或者多對一的關係,整體產業趨勢仍持續向上。

【完整內容請見《非凡商業周刊》2019/7/5 No.1152】

非凡商業周刊 作者/楊璧如 2019-07-05 16:5
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昔日 CMOS 影像感測器龍頭豪威,確定落入中資囊中

美國 CMOS 圖像感測器大廠豪威(OmniVision)28 日宣布與中國清芯華創為首的投資基金完成收購,從清芯華創等提出收購邀約到完成併購歷時長達兩年,而在消息公布同時,豪威也於 28 日暫停在那斯達克證券市場的交易。

豪威 28 日宣布,與中國清芯華創、中信資本與其旗下的金石投資所組成的投資基金完成收購,豪威以每股 29.75 美元、總計 19 億美元代價授予中國該基金,並於 28 日起於那斯達克證券市場暫停交易。據悉,早在 2014 年 8 月豪威即收到來自清芯華創的收購邀約,交易歷時兩年終於塵埃落定。

創立於 1995 年的豪威昔日為感光元件市場的龍頭、蘋果供應商之一,近年來在高階市場遭 Sony 急起直追,2009 年 Sony 在 CMOS 影像感測器的出貨量僅 4%,到了 2014 年市佔一舉攀至 27%,第二名的寶座也遭三星奪走,豪威直接重重跌到第三,而低階市場還有海力士、格科微、思比科、奇景等中韓廠商蠶食,最終售出易主,也不禁令人聯想到美國半導體先驅快捷(FairChild),在將公司售予美國安森美或中國華潤集團、清芯華創共組成的基金之間猶疑,昔日產業巨頭而今式微,也讓人不勝唏噓。
TechNews Inc 作者 liu milo | 發布日期 2016 年 01 月 29 日 15:43
https://technews.tw/2016/01/29/omnivision-2/#more-136206
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新發明量子薄膜威脅CMOS影像感測器地位

就像是大多數照相底片已經被影像晶片所取代,一種新研發的量子薄膜(quantum film)可能會讓數位相機裡的CMOS影像感測器位置不保。
該種薄膜是以類似傳統底片的材料所製成,即一種具備嵌入粒子的聚合物;不過不同於底片所使用的銀顆粒,其所嵌入的粒子是量子點(quantum dots)。據發明該薄膜的公司InVisage表示,量子薄膜能反映解析度更高的影像,敏感度是超高解析度影像感測器的四倍,而且製造成本還便宜得多。

「很多創新都號稱是革命性的,但實際上只是漸進式變化(incremental changes);不過InVisage的量子薄膜真的是革命性的發明。」市場研究機構Strategies Unlimited的光子與化合物半導體業務總監Tom Hausken表示:「數年來產業界一直在尋找量子點可運用的地方,InVisage找到了一個非常適合用量子點作為解決方案的題目。」

另一家市場研究機構Semico Research的策略性技術副總裁Morry Marshall則表示,InVisage可望催生新一代的影像感測器。「該種薄膜能收集更多光線,因此能為低價手機相機製作較小型的影像感測器,或是為高階數位相機製作解析度更高的影像感測器;」他表示,該公司跨出了很大的一步,未來市場也很龐大,不過小公司要闖蕩大市場,還需要克服很多困難。

該種新型半導體材料是由現任InVisage技術長的多倫多大學(Univeristy of Toronto)教授Ted Sargent所發明,他最佳化了一種方法將硫化鉛(lead-sulfide)奈米粒子懸浮在聚合物陣列中,以形成一系列新的半導體聚合物;而InVisage花費過去三年的時間將該材料與標準CMOS製程進行整合。

現在該公司能將量子薄膜塗佈在具備電極陣列(electrode array)的低成本晶圓片上,就可支援超高密度/高像素數影像,卻不需要使用製作大多數傳統數位相機感測器所需的、昂貴的CMOS光電偵測器(photodetectors)。

「我們的量子薄膜可取代用以擷取影像的矽晶片,不過實際上我們所創造出的是一種半導體新材料;」InVisage總裁暨執行長Jess Lee表示:「我們的量子薄膜甚至看起來像照相底片,是一種我們將之沉積在影像晶片最頂層的、不透光的黑色材料。」

不同於傳統半導體元件擁有固定的能隙(bandgap),InVisage的量子薄膜之能隙能藉由改變所嵌入的量子點尺寸來做調整;該薄膜也能在室溫下進行塗佈,不需要生產傳統感測器必備的昂貴高溫製程。

Lee表示,該公司的量子點薄膜能塗佈在各種表面上,其第一代產品是以矽晶圓片為底,是一種可以取代CMOS影像感測器的超低價影像感測器。

在傳統CMOS影像感測器,光線需要滲入數微米(4~5micron)的金屬才能達到矽晶圓上的光偵測器;不過InVisag的量子薄膜(厚度約僅500奈米)是在晶片的最頂層,因此能夠百分之百曝露在入射光線中。

雖然OmniVision曾經以背面照度(back-side illumination,BSI)技術改善CMOS影像感測器的光線擷取程序,但Lee表示(他曾擔任OmniVision的主流業務副總裁),BSI僅能轉換八成的入射光線,主要是因為像素與像素之間得加入溝槽來防止感測器的串擾。而另一方面,量子薄膜則是能在晶片頂層擷取100%的光線。

InVisage聲稱,可利用該種新材料以低價的台積電1.1微米8吋晶圓CMOS製程,生產敏感度是現有感測器四倍(或者是尺寸僅四分之一、但敏感度相同)的新一代感測器;而目前的 CMOS影像晶片供應商大多是採用昂貴的65奈米節點12吋晶圓製程,其表現還較遜。

未來InVisage也打算切入其他專業應用領域,例如全黑夜視鏡、低價太陽能電池,甚至噴霧式顯示器(spray-on display )等。

(參考原文:Quantum film threatens to replace CMOS image chips,by R. Colin Johnson)
電子工程專輯 2010年03月24日
https://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/ART_8800601576_480702_NT_224cdd89.HTM
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CMOS影像感測器羽翼漸豐

影像感測器(sensor,亦名感光元件)大致可分為兩個陣營:CCD(電荷耦合元件)與CMOS(互補性氧化金屬半導體),這幾年因為數位相機大行其道,影像感測器又成為話題。


雖然CMOS有低耗電、低成本的特質,但礙於色彩飽和度與解析度等先天劣勢,CCD聲勢彷彿凌駕CMOS之上。而且過去CMOS也只能做到130萬畫素左右的水準,200萬畫素以上的數位相機通常還是採用CCD。

此外,CCD採面曝光,CMOS則是線狀曝光,在光線不足的地方CMOS明顯比CCD吃虧。拍攝靜態畫面時差異還不算太大,但拍攝動態畫面就暴露出缺點,部分高階保全監視產品或攝影機(camcorder)還是堅持使用CCD。生產CMOS的廠商銳相科技執行副總經理林捷昇也承認:「CMOS要打入攝影機市場比登天還難。」

不過,CMOS並非真的一無可取,它的潛力也相當可觀。根據In-Stat研究報告,從1999年到2004年,影像感測器需求量的複合成長率高達42%,其中絕大多數的成長力道都來自CMOS(87.7%)。

除了大眾熟知的數位相機以外,影像感測器還可應用於PDA、手機、保全系統、生物辨識、光學滑鼠等產品,這些產品未必會在畫質上斤斤計較,CMOS也就有機會跟CCD一爭高下。

In-Stat預估,2004年應用於手機的CMOS需求量複合成長率高達393.9%,車用設備(331.5%)、生物辨識系統(173.6%)、PDA手持設備(247%)的需求成長也相當高。

近兩年來,手機內建數位相機的數量的確呈跳躍成長,2000年全球內建數位相機手機出貨量僅有300萬隻,到2001年成長了一倍,達到600萬隻,今年原本預估將到1200萬隻,實際情況卻更樂觀,上半年就幾乎達成這個數字,於是全年預估量上修為2300萬隻。

目前內建數位相機的手機需求量絕大部分都來自日本,原本都採用CMOS,但去年下半年Sanyo把CCD導入手機,使CCD和CMOS的戰線從數位相機拉到手機。

林捷昇表示,手機畢竟不是數位相機,一般人使用手機拍照只是為了趣味或方便,對畫素要求並不會太嚴苛。此外,手持產品如PDA、手機等都有耗電顧慮,由於CMOS較省電,比CCD更有競爭力。

臺灣生產CMOS有原相、銳相、宜霖、泰視等,過去CMOS只能做到130萬畫素水準,而且良率不高,林捷昇略帶誇張地形容:「三年前,看到那個良率,差點沒昏倒。」 但隨著製程跟良率不斷精進,200萬畫素產品已成功出爐。

銳相的製程由2000年的0.5微米,進步到目前的0.75微米,預估明年一月就可以到0.18微米。他表示,銳相推出的200萬畫素CMOS絕非只是實驗室產物而已,而是一個能夠量產獲利的產品,CMOS將可蠶食200萬畫素CCD的市場。

對此,相機代工大廠普立爾副總經理謝祖葳則持保留態度。他表示,CMOS在手機應用上的確相當有優勢,在130萬畫素以下的數位相機也已經取得一定地位,但是應用於200萬畫素數位相機時,影像品質仍有些許差異,市場究竟鹿死誰手還是未定之天。
iThome 文/李翠卿 | 2002-10-01發表
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CMOS影像感測元件

CMOS影像感測元件,是一種利用光電相關技術原理製造的影像感測元件,目前主要應用於在低階影像產品如安全監控、數位相機、PC Camera、玩具、手機、PDA、影像電話、指紋辨識器等。

CMOS 影像感測元件依其設計方式可分為:主動像素感測器(Active Pixel Sensor)與被動像素感測器(Passive Pixel Sensor)兩種。被動像素感測器主要設計是將每個獨立的電晶體(電容器)置於每個影像感測單元處(像素)充當開關,當光線激發出電子後,將電子儲存於電容器中,再由每行末端的放大器讀取位於行、列交會處電容器所積存的電子訊號進行放大。主動像素感測元件則是直接在每一單位像素上加上放大器及雜訊控制元件,讓雜訊受到控制,影像品質得到明顯的改善。
https://www.moneydj.com/KMDJ/Wiki/wikiViewer.aspx?keyid=e5cdd609-5bf8-473c-bf85-771da5e6f715
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影像感測器(CCD 與CMOS)
CCD英文全名 Charge Coupled Device,感光耦合元件

CCD(Charge Coupled Device ,感光耦合元件)為數位相機中可記錄光線變化的半導體,通常以百萬像素(megapixel) 為單位。數位相機規格中的多少百萬像素,指的就是CCD的解析度,也 代表著這台數位相機的 CCD 上有多少感光元件。 CCD 主要材質為矽晶半導體,基本原理類似 CASIO 計算機上的太陽能電池,透過光電效應,由感光元件表面感應來源光線,從而轉換成儲存電荷的能力。

簡單的說,當 CCD 表面接受到快門開啟,鏡頭進來的光線照射時, 即會將光線的能量轉換成電荷,光線越強、電荷也就越多,這些電荷就成為判斷光線強弱大小的依據。CCD 元件上安排有通道線路,將這些電荷傳輸至放大解碼原件,就能還原 所有CCD上感光元件產生的訊號,並構成了一幅完整的畫面。

CCD 三明治架構

CCD的結構就像三明治一樣,第一層是『微型鏡頭』,第二層是『分色濾色片』以及第三層『感光匯流層』。同學們一定很奇怪,為什麼『鏡頭』 要直接做在CCD上呢?

第一層是微小鏡片。這個設計就像是幫CCD掛上眼鏡一樣,使CCD感光度大幅提升。

CCD的第二層是『分色濾色片』,這個部份的作用主要是幫助 CCD 具備色彩辨識的能力。

CCD的第三層是『感光匯流片』,這層主要是負責將穿透濾色層的光源轉換成電子訊號,並將訊號傳送到影像處理晶片,將影像還原。 這個部份可以說是 CCD 真正核心的部份。


CMOS英文全名 Complementary Metal-Oxide Semiconductor,互補性氧化金屬半導體

CMOS和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體 ,外觀上幾乎無分軒輊。但,CMOS的製造技術和CCD 不同,反而比較接近一般電腦晶片。CMOS 的材質主要是利用矽和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶 – 電) 和 P(帶 + 電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理晶片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS容易出現雜訊 ,特別是處理快速變化的影像時,由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象,更使得雜訊難以抑制。

CMOS 對抗 CCD的優勢在於成本低,耗電需求少, 便於製造, 可以與影像處理電路同處於一個晶片上。但由於上述的缺點,CMOS 只能在經濟型的數位相機市場中生存。 不過,新一代 『Fill Factor CMOS』 屬於此型感測器中最先進的製程技術。提高 Fill Factor(單一畫素中可吸收光的面積對整個畫素的比例),有效做到提升敏感度、放大CMOS面積(全片幅)和降低雜訊的影響。

搭載於 Canon EOS 350D 數位機身上之 CMOS 元件特寫
影像感測器的大小

一般而言,不管CCD或CMOS的影像感測器大小和傳統35mm軟片比起來是小很多的,則也造成了數位相機成像時的雜訊(noise),而且也說明了數位相機上的鏡頭一般都具備很短的焦距,因為焦距短,成像必定較小。
http://kcs.kcjh.ptc.edu.tw/~spt/computer/digital-image/CCD-CMOS.htm

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