图像传感器市场井喷 厂商新品争夺战开打

根据IC Insights的2017年OSD报告， CMOS图像传感器的销售量将达到近几年的最高水平。在第一波数码相机和配备相机的手机强劲增长后，过去十年图像传感器的销售趋于稳定。然而，随着汽车、医疗、机器视觉、安全、可穿戴系统，虚拟和增强现实应用以及用户识别界面中的新嵌入式摄像机和数字成像应用的发展，CMOS图像传感器的另一轮强劲增长已经开始，索尼、三星、豪威科技纷纷推出新品，力争在市场高峰期中夺得更多的市场份额。

三大厂商推出新品

2018年上海世界移动通信大会(MWCS)上，三星电子的系统LSI业务(“S.LSI”)展示了其创新的半导体技术，增强了设备体验。图像传感器ISOCELL和移动AP，Exynos等产品成为这次三星的核心展览范围。图像传感器ISOCELL以其最新的高分辨率摄影解决方案获得了各大厂商的关注。据三星相关人士向记者透漏，ISOCELL系列旨在为需要超薄设计和高质量相机的设备提供解决方案。

根据现有数据，在全球ISP图像传感器市场，2017年索尼取得了31.5%份额，而三星以30.3%的数据屈居第二。在本次上海世界移动通信大会(MWCS)大会之前，索尼于今年2月份在美国旧金山举行的国际固态电路会议(ISSCC)上展示了一门新技术：拥有146万像素的背照式CMOS影像传感器。据索尼人员向记者提供的材料，新开发的这款并行模数转换器能将所有同时曝光的像素模拟信号立即转换为并行的数字信号。

在图像传感器领域，除了索尼、三星，还有一家公司颇受业界人士关注，那就是豪威科技。今年4月份，豪威科技同样推出新品，发布了图像传感器家族中配备有突破性近红外(NIR)技术的OS08A20。据记者了解，OS08A20是第一款结合Nyxel技术与豪威科技PureCel像素架构的800万像素传感器，能够在较弱的照明条件下，捕捉高清晰度的视频和图像。

“豪威科技最大的优势是其较为低廉的价格，高性价比让豪威科技在早期就吃下了图像传感器的大部分市场。”拓墣产业研究院研究经理蔡卓卲说。目前，图像传感器市场基本处于索尼、三星、豪威科技三强分立的局面，三大厂商为了巩固地位，陆续推出了实力强劲的新产品，并积极提升各自的产品性能，在图像传感器领域内，打响了市场争夺战。

图像失真和像素隔离成为性能提升方向

专家表示，目前图像传感器主要利用飞行时间(ToF)技术和其他3D成像和距离测量技术实现新的三维传感能力。ToF通过测量光检测发射光(通常是红外激光器或LED)反弹回传感器所需的时间来确定和感知面部、手势和其他事物的距离。CMOS技术已经发展到可以将ToF功能集成到小芯片模块中，并且能集成到单个芯片的程度。

据索尼官方人士向记者透露，索尼最新的产品背照式CMOS影像传感器可有效减少因逐行读取像素信号而引起的图像失真(焦平面失真)问题。目前，市面上的CMOS影像传感器最大的问题便是失真问题，传统的纵列A/D转换方法中，逐行读取由像素经光电转换产生的模拟信号，这种方式容易产生读取时延，从而导致图像失真(焦平面失真)。为了解决这个市场上普遍存在的问题，索尼在传感器中加配了其最新研发的低电流紧凑型A/D转换器，其最大的作用便是将所有来自同时曝光的像素模拟信号并行转换为数字信号，并将其暂时存储在数字存储器中。这种结构能减少读取时延导致的焦平面失真，因而具备了全局快门功能。

相比于索尼在图像失真方面的进步，三星此次推出的ISOCELL系列主要的亮点在于优秀的像素隔离能力，传统的ISOCELL传感器是利用光电二极管上形成的金属板来减少像素之间的干扰，但由于金属会对入射光产生一定的反射或吸收，光损耗现象便会发生。此次新产品，三星采用了富士胶片股份有限公司(Fujifilm)开发的创新材料取代了金属板，从而最大程度地减少了光损耗和光反射。根据官方数据，ISOCELL Plus系列的传感器在色彩还原方面提升达15%。

“未来，图像传感器会由于画面像素的提升，受限于CIS的面积与感光二极体的大小。因此，在不增大CIS尺寸下厂商不太会往提高画素的方向发展。而会向改善CIS效率(例如进光亮、光的消耗率等)方向推进。除此之外，也会强化CIS本身以外的部分，来达到强化整体影像品质的结果。例如索尼就在图像传感器内加入DRAM，而一些厂商会向强化搭配的影像处理晶片等方向发展。”蔡卓卲说。

图像传感器迎来市场高峰期

根据行业分析机构IC Insights公布的最新数据，CMOS图像传感器或将重新获得增长势头，而这个曾经繁茂的光电子市场，将随着新一代便携式产品，如触摸屏智能手机和平板电脑，以及设计用于汽车、医疗设备的嵌入式数字成像应用的发展再次呈现较为强劲的的市场需求，CMOS图像传感器实现更稳定的销售增长。IC Insights预测，2018年全球CMOS图像传感器的销量将连续第八年创下新高。预计到今年年底，CMOS销售所带来的收入将会比2017年增长约10%，达到137亿美元。另一方面，根据市场研究机构IHS Markit预测，2018年全球监控摄像头的出货量将超过1.25亿颗，将会对图像传感器产业产生持续高增长的市场需求。在这个巨大的市场中，对高分辨率和改进夜视功能的监控摄像头的需求越来越大，以准确地捕捉图像细节，同时保持低功耗。据悉，CMOS产业的持续高增长除了要归功于监控摄像采用多镜头的解决方案外，还要感谢图像传感器在智能驾驶、安防以及人工智能等领域的应用。除此之外，在2017年的所有图像传感器销售中，CMOS传感器占比高达89%，而这一数据在10年前还只有54%。

毋庸置疑，2018年的图像传感器市场将迎来前所未有的高峰时期，CMOS图像传感器供应商之间的竞争也正在升温。索尼、三星、豪威科技、安森美半导体、意法半导体等公司已经推出并开发了3D图像传感器。英飞凌还推出了采用ToF优化CMOS技术的3D产品，进入了图像传感器领域。

“随着影像应用与相机模组的需求越来越多，(图像传感器)这块市场会越来越大，而对性能的要求也会越来越高阶。当然，市场利益也十分可观。这会导致更多厂商投入图像传感器的生产和开发，即使厂商无法成为技术领头羊，但依旧能在庞大的市场中分到一杯羹。”蔡卓卲说。

根据2017年IC Insights的OSD报告，汽车系统预计将成为CMOS图像传感器增长最快的应用，2021年的增长率将达到48%，达到23亿美元，占当年市场总销售额的14%。预计手机相机的CMOS图像传感器销售额在2021年将以2%的增长率增长至76亿美元，约占市场总量的47%，而2016年为67%(70亿美元)。智能手机应用程序正在从双摄像头系统中获得提升，从而实现新的景深效果(称为“散景”)，其专注于近距离拍摄对象，同时模糊背景，类似于高质量单反的能力。