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​图像传感器行业报告:CIS进入48M时代(35页)

行业报告下载 2019-08-27 28 管理员

图像传感器分为 CCD 传感器、CIS 传感器两大类别,CCD 传感 器主要应用于单反相机、工业应用等场景。CIS 传感器由于体积更小、 成本更低等优势广泛的应用于手机、汽车、安防、医疗等场景。 CIS 芯片作为摄像头产品的核心芯片,决定着摄像头的成像品 质。CIS 芯片通过将光信号转化为电信号以捕捉图像信息。一般,摄 像头产品分为三大核心部件,即 CIS 芯片、光学镜头、音圈马达。其 中 CIS 芯片是摄像头产品价值量占比最大的关键零部件,根据 TrendForce 的统计,CIS 芯片在手机摄像模组中的价值占比约为 5 成。

CIS 行业的第一次技术变革为 BSI 背照式方案替代 FSI 前照式方 案。在传统的 FSI 前照式 CIS 方案中,光线射入后依次经过片上透镜、 彩色滤光片、金属线路、光电二极管,光线被光电二极管接收并转换 为电信号。由于金属线路会对光线产生影响,最后被光电二极管吸收 的光不到 80%,在低光照场景中拍照效果明显不及 BSI 方案。 在 BSI 背照式方案中,金属线路与光电二极管位置调换,光线依次经过片上透镜、彩色滤光片、光电二极管,消除了金属线路对进光 通路的干扰,受光量和受光效率会显著提升。 2009 年是 BSI CIS 量产元年,Sony 和豪威先后发布并量产了 BSI  摄像头传感器产品,标志着 BSI 方案开启大规模商业化应用。得益于 显著的性能优势,BSI 替代 FSI 的趋势不可阻挡,BSI 渗透率从 2009 年的 1.9%快速上升至 2015 年的 70%。

CIS 芯片技术的第二次变革在于堆叠技术方案替代背照式方案。 堆叠技术方案将像素感知单元与逻辑控制单元从水平放置改为垂直 堆叠,图像感知单元占芯片面积的比例大幅提升。堆叠式技术方案的发展趋势是由2层芯片堆叠向多层芯片堆叠方 向发展。2 层堆叠方案将像素模块晶圆与数字电路处理晶圆堆叠。3 层堆叠方案则将像素模块晶圆、DRAM 存储晶圆及数字电路处理晶圆 堆叠。堆叠技术的应用提升了 CMOS image sensor 的高速拍摄能力, 相比传统的图像传感器处理速度提升 4 倍。技术变革的推动者是 Sony,Sony 在 2012 年发布了第一颗双层堆 叠 CIS 芯片,产品命名为“EXMOR RS”,将图像传感单元和逻辑控 制单元分别做在 2 片晶圆上,并通过 TSV 的技术将传感单元与逻辑控 制单元互连。 在 2017 年,Sony 在 ISSCC 会议上发布了第一颗三层堆叠 CIS 芯片。Sony 将图像传感单元、逻辑控制单元(ISP 芯片)、DRAM 芯 片堆叠在一起。这款 CIS 芯片实现了 1930 万像素,单颗像素面积高 达 1.22x1.22um,并在片上集成了 1Gb DRAM 存储器。这款 CIS 芯片 能够拍摄 120fps 的高帧率图像,并能提供 960fps 的 FHD 超级慢动作 回放。

从国内华米 OV 四大手机品牌厂商来看,48M 和三摄是各家厂商 打造品牌差异化的核心着力点。 小米是 48M 的忠实拥趸,在千元机价格段机型红米 Note7 引入 48M 摄像头配置。整体来看,小米在红米 Note7、红米 K20、小米 9 等机型上配置了 48M 产品。 华为则已经在 2000 元价格段机型引入 48M 摄像头配置。Nova 5i pro 的后摄配置采用 4800 万像素+800 万像素超广角+200 万像素微距 +200 万像素景深镜头组合,前摄配置采用 3200 万像素摄像头。

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标签: 3C电子|微纳电子

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