• CIS很搶手, 缺貨漲價
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作者:馮欣仁     文章出處:先探雜誌   2081期      出刊區間:2020/03/06~2020/03/12

在Sony、三星與韋爾股份三強鼎立之下,手機CIS產業形成大者恆大、強者恆強之態勢;隨著手機照相機鏡頭顆數與畫素不斷提升,以及車用ADAS趨勢帶動,促使CIS供不應求。國內IC設計業者如原相與晶相光、封測廠精材與同欣電等,均搭上這股CIS熱潮,營運將水漲船高。
新冠病毒疫情持續升高,造成全球電子業供應鏈出現缺貨、缺工的現象相當嚴重,尤其,隨著疫情擴散至韓國與日本二大重要電子零組件生產國,更讓市場拉警報。尤其,日本與韓國是全球二大CMOS影像感測器(簡稱CIS)生產大國,一旦停工,恐讓原本已經供貨相當吃緊的CIS,將更加緊張。畢竟全球能供應智慧型手機所需的照相CIS,就僅有Sony、三星電子與併購豪威科技(OmniVision)的韋爾股份等幾家主要廠商,尤其,Sony占據全球將近一半CIS市占率,不論是蘋果或華為高階旗艦機種,均採用Sony的CIS,因此,未來必須關注日本疫情之發展,是否影響Sony生產線,值得留意。

根據市調機構IC Insights統計,一九年CIS銷售額估較一八年成長九%、至一五五億美元,可望連續八年刷新紀錄,今年可望成長四%、到一六一億美元,此趨勢將延續至二○二三年。目前CIS最大終端應用在智慧型手機,但從成長性來看,汽車領域爆發力最強,至二○二三年銷售額年複合成長率(CAGR)估達到二九.七%、上看三二億美元;占整體CIS比重達十五%。近年來智慧型手機朝向多鏡頭發展,從標配二顆鏡頭逐步擴增至三∼四顆鏡頭,且畫素不斷提升,促使CIS成本比重占整體照相鏡頭模組居高不下。再者,儘管智慧型手機銷量成長趨緩,但鏡頭顆數成長幅度遠大於手機銷量,也帶動CIS供不應求;包括Sony、三星均積極擴增CIS產能。



誰與爭鋒 Sony獨霸手機CIS



然而,談到CIS就不能不提到龍頭Sony,當年影像感測技術可分為CCD(電荷耦合元件,Charge Couple Device)與CMOS(互補式金屬氧化半導體,Complementary Metal Oxide Semiconductor)二大主流,而Sony同時具備CCD與CMOS技術。基本上兩者都是利用感光二極體(photodiode)進行光與電轉換,將影像轉換為數位資料,而其主要差異則在數位資料傳送方式的不同。CCD感測器每一行中每一個畫素(pixel)的電荷資料都會依序傳送到下一個畫素中,由最底端的部分輸出,再經由感測器邊緣的放大器進行放大輸出;而在CMOS感測器中,每個畫素都會連接一個放大器及類比數位轉換電路,用類似記憶體電路的方式將資料輸出;之所以造成這種差異的原因,在於CCD的特殊製程可保持資料在傳送時不會失真,因此各個畫素的資料可集合至邊緣處再做放大處理;而CMOS製程的資料在傳送較長的距離時會產生雜訊,因此必須先行放大再整合各個畫素的資料。隨著CMOS技術急起直追,不但解析度直逼CCD,成本與耗電也更低,因此市場占有率快速提升,於是在一五年Sony決定停產所有CCD感光元件。

早在二○一二年,Sony推出了首款堆棧式CMOS,用訊號處理電路的晶片替代了原來背照CMOS感光元件的支援基板。在比上代背照式CMOS更薄的同時在圖片畫質上大幅提升。在經過改進後,Sony的第二代堆棧式CMOS被用在蘋果iPhone 6/6S上,在五年的生產過程中,總共賣了二.五億支;iPhone 6系列出色的成像品質和龐大的出貨量讓Sony坐穩了手機CMOS老大的位置。一七年Sony又推出了首款三層堆棧的CMOS,並作為獨門黑科技搭載在自家的Xperia XZ Premium上。三層堆棧的CMOS在雙層堆棧式CMOS基礎上加入了DRAM快取記憶體,可以將圖像訊息直接快取記憶體在CMOS晶片中。



車用CIS商機大 安森美獨霸



身為老二的三星電子在CMOS發展也相當積極,日前發表旗艦機種Galaxy S20系列,其中最頂級的Galaxy S20 Ultra更配備一.○八億畫素的主鏡頭。這款新機採用三星自家名為ISOCELL Bright HM1(S5KHM1)的CMOS,這顆感測器的特點是在1/1.33英寸規格下提供九合一畫素合成Nonacell技術,每個畫素大小為0.8μm,採3×3架構排列,合成2.4μm大畫素,達Tetracell四合一畫素(1.6μm)的兩倍進光量。三星也在發表會多次強調S20 Ultra的夜間拍照能力,是最能體現這顆CMOS大畫素、高進光量的使用場景之一。為了對抗三星,華為將於三月底發表的P40 Pro,將搭載Sony為其定制的IMX700感光元件,雖然像素僅有五二○○萬,但CMOS尺寸就跟S20 Ultra同樣達到1/1.33吋。除此之外,IMX700除了採用RYYB高感光像素排列之外,更支援最高像素十六合一拍攝,合併後像素面積達到4.48μm,保證在低光源環境之下仍有驚人的相片畫質。無論Sony或是三星,雙方在手機CIS不僅是拚產量、拚市占,更重要還要拚技術。

隨著ADAS及自駕車成為汽車電子市場大趨勢,每台汽車安裝的CMOS影像感測器(CIS)將在二○二○年跳增一倍至十套以上。車用CIS感測器市場進入快速成長階段,在搭配特殊演算法及感測器模組後,已能針對車廠的特殊需求,推出包括車道偏移警示、車身側邊盲點偵測、前方碰撞警示及自動煞車、夜視與停車輔助等ADAS系統。由此來看,車廠對於CIS元件需求激增,未來五年的年複合成長率(CAGR)勢必會超過智慧型手機應用。

早期車用影像感測器發展主要技術都是以單一感測器進行多功能的應用,而後車用感測器開始應用了高動態範圍成像(High Dynamic Range, HDR)的技術,並提高CMOS之靈敏度,同時,已有車廠利用雙攝影機獲取影像深度資訊,開發出3D立體視覺產品;目前在夜間光源不足或是在遠距處偵測時,一般CMOS仍未具有清晰之成像品質,難以達到良好的偵測效果,因此,必須與其他感測器如毫米波雷達進行融合。

然而,目前全球車用CIS是由安森美(On Semi)獨霸一方,市占率達四四%,遙遙領先第二位的Omnivision。過去車用CIS影像畫素以VGA為主,主要是用在顯示影像,如今為了達到偵測與判讀,影像解析度要求越來越高,因此,逐步走向一三○○萬畫素等級。目前國內布局車用影像感測的廠商,主要是封測廠勝麗(6238),全球市占率達七成,其最大客戶為On Semi,並陸續接到Sony車用CIS訂單。日前勝麗被國巨集團旗下的同欣電(6271)以換股方式被併購,雙方合作不但具有互補性,更可望共創雙贏局面,力拚成為全球CIS封測龍頭。

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