手機CMOS傳感器:從背照式向堆棧式“質(zhì)變”

時間:2018-09-06

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:近年來,隨著智能手機應用層面上的不斷升級,如今的市場對CIS器件的高幀速率、高像素、寬動態(tài)、暗態(tài)以及功能性等“質(zhì)”的方面正提出越來越高的要求。

【中國傳動網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】 近年來,隨著智能手機應用層面上的不斷升級,如今的市場對CIS器件的高幀速率、高像素、寬動態(tài)、暗態(tài)以及功能性等“質(zhì)”的方面正提出越來越高的要求。由于從技術及性能表現(xiàn)方面來看,AI手機“軟實力”的升級過于迅速,以至于普通的背照式(BSI)CIS在滿足各式各樣的創(chuàng)新應用上有些力不從心,硬件方案亟待升級。因此,在背照式CIS的基礎上,近年來不少頭部廠商也相繼推出了堆棧式方案的產(chǎn)品,大力推動CIS從“量”向“質(zhì)”快速轉變。

事實上,從2015年起,全球主要的CIS廠商在背照式產(chǎn)品上的投入比重上就已開始逐年下滑,相應的產(chǎn)量也不斷減少。2016年,越來越多堆棧式方案的涌現(xiàn),推動了背照TSV(硅通孔)堆棧及混合堆棧式CIS產(chǎn)量大幅增長。如今,堆棧式方案的產(chǎn)量及市場份額也逐年增加,以至于業(yè)內(nèi)對堆棧式替代傳統(tǒng)背照式CIS的呼聲越來越高。

究其原因,主要是隨著應用端對畫面像素及其他性能需求的持續(xù)提升,傳感器也正逐步受限于CIS的面積與感光二極體的大小。如果仍采用單純的背照式結構,要提升CIS的畫素就需要增大器件的尺寸,但顯然成本也會成倍增加,僅僅為了提升畫素這一個性能顯得有些得不償失。因此,在不增大CIS尺寸的情況下,廠商更偏好于通過提升CIS效率(例如進光亮、光的消耗率等)以及強化CIS以外的部分,來達到強化整體的影像品質(zhì)的效果。

但這種方式實際上也難以達到廠商的預期,大多數(shù)情況下還是會犧牲很多其他方面的性能,以換取某個單一性能水平的提升,深圳市盛科創(chuàng)新電子科技有限公司技術市場經(jīng)理于皓表示,堆棧式方案則可以很直接的解決這類問題,這種結構能夠將像素區(qū)和處理電路分別制作在兩塊晶圓上,處理電路可以移動至像素下方進行貼合,這就可以在不增加器件尺寸的情況下,使得傳感器上能集成更多的像素,進而提升畫素等相關性能。此外,由于像素區(qū)和電路區(qū)是彼此獨立的,廠商也可針對像素及電路部分分別做畫質(zhì)和性能優(yōu)化,在全面提升器件性能上有了更高的設計靈活度,而且之間互不干擾。比如索尼最新的CIS器件就采用了這種類似的堆棧式結構,大幅減少了市面上廣泛存在的CMOS圖像傳感器讀取時延導致的焦平面失真問題,從而具備了全局快門功能。

不過,堆棧式結構的產(chǎn)品在生產(chǎn)成本及工藝難度上相比單純的背照式要更高一些,于皓表示,比如需要更為先進的封裝和生產(chǎn)設備,以及在產(chǎn)品良率上也比較難保證,工藝控制方面也需要耗費更多的資源和成本。因此,目前市場上主要還是以背照式CIS產(chǎn)品為主,而堆棧式比較集中分布于部分中高端類產(chǎn)品線,比如24、32M甚至更高的48M這些品類。而更多的中低端市場由于看重性價比、產(chǎn)量及出貨量,現(xiàn)階段還是以背照(非堆棧)式CIS為主,因為這類產(chǎn)品生產(chǎn)技術相對成熟、風險小且良率高,市場需求量也比較大,正好符合中低端智能手機市場的特性。但可以預見的是,未來隨著廠商在工藝和成本等方面逐步實現(xiàn)優(yōu)化,堆棧式產(chǎn)品的產(chǎn)量及出貨量也會進一步增長,逐步向中低端應用場景下沉也是大勢所趨。

總之,隨著AI技術向終端側的快速普及,手機領域未來也將涌現(xiàn)出越來越多的“真”AI創(chuàng)新應用,這也將進一步敞開手機CIS市場的大門。編者認為,在產(chǎn)品及技術創(chuàng)新層面上,加大布局堆棧式及更多創(chuàng)新技術方案的產(chǎn)品線是眼下各大廠商急需調(diào)整的重點。畢竟,這對國內(nèi)廠商發(fā)展更高性能及性價比產(chǎn)品,打入更多主流手機巨頭供應鏈贏得市場競爭優(yōu)勢尤為關鍵。

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