CMOS傳感器拍照手機市場獨領(lǐng)風(fēng)騷

     盡管可拍照手機2002年才進入市場，但它卻迅速成為消費電子市場的又一“殺手級”應(yīng)用。市場研究公司Visiongain發(fā)布的報告表明，去年第1季度，全球可拍照手機的銷量已經(jīng)超過數(shù)碼相機和PDA，真正成為低端數(shù)碼相機的“殺手”。成像技術(shù)作為可拍照手機最重要的技術(shù)之一，引起各大廠商的密切關(guān)注。CMOS傳感器和CCD傳感器是當(dāng)前用于可拍照手機的兩種主流影像傳感器，經(jīng)過激烈競爭，CMOS傳感器已經(jīng)逐漸在可拍照手機市場占據(jù)優(yōu)勢，并有可能獨領(lǐng)風(fēng)騷。 
       2004年，可拍照手機超越DVD成為歷史上發(fā)展最為迅速的消費品，單在該年便售出超過2億部。根據(jù)行業(yè)預(yù)測，2005年全球可拍照手機市場規(guī)模將增至3.15億部，到2008年更將激增至6.3億部（參見下表“可拍照手機全球市場規(guī)?！保?

。目前市場上出售的可拍照手機已經(jīng)采用成熟的、高質(zhì)量的130萬象素圖像處理器，有些先進型號更采用第一代200萬象素圖像處理器。根據(jù)市場研究公司NTT DoCoMo去年9月發(fā)布的報告，百萬象素拍照功能已經(jīng)成為全球消費者最渴求的手機功能。 
       作為全球最大的手機市場，2003年中國手機用戶數(shù)量就已經(jīng)超過固定電話用戶數(shù)量，預(yù)計到2005年底，中國手機用戶將達到3.86億戶，遠遠超過美國的人口數(shù)量，2010年底，這一數(shù)字更是有望達到6億。而在可拍照手機市場，中國同樣發(fā)展迅速。2005年上半年，中國市場共售出1,639萬部可拍照手機，預(yù)計全年有望售出共計6,000萬部。從2005年1季度起，百萬象素已經(jīng)成為中國可拍照手機市場的主流標準，僅僅在6月份一個月，百萬象素可拍照手機在中國市場的銷量就達到40萬部。 

       面對如此巨大的全球和中國可拍照手機市場，各大成像技術(shù)廠商不可能無動于衷。CMOS傳感器和CCD傳感器是當(dāng)前用于可拍照手機的兩種主流影像傳感器，其各自的支持者紛紛拿出看家本領(lǐng)以期占有更多的市場份額，經(jīng)過激烈廝殺，CMOS傳感器逐漸成為可拍照手機市場的新寵。有預(yù)測稱，CMOS傳感器甚至可能最終獨占可拍照手機市場。作為可拍照手機市場原來的霸主，CCD傳感器不得不走下神壇，原因何在？ 

       與CCD技術(shù)相比，CMOS技術(shù)是后起之秀。隨著數(shù)碼攝像機、數(shù)碼相機及可拍照手機等高、中、低端影像產(chǎn)品種類的不斷豐富，一度由CCD獨霸相機傳感器市場的局面發(fā)生了改變。隨著可拍照手機市場越來越成為眾人掘金的對象，CMOS傳感器和CCD傳感器在可拍照手機市場上的爭奪也逐漸變得白熱化。對大多數(shù)可拍照手機設(shè)計來說，成像傳感器部分的具體要求包括：首選體積非常小的器件，需要非常低的功耗以延長電池工作時間，大批量、可靠、優(yōu)質(zhì)制造以保證在購買旺季時向消費者不間斷提供產(chǎn)品，縮減成本使手機價格保持在消費者可以接受的水平和異常強健 (必須通過破壞數(shù)字靜止攝像機的下落測試)。 

       CCD技術(shù)是在20世紀70年代和80年代開發(fā)的，經(jīng)過大約30年的生產(chǎn)和制造工藝改進，CCD傳感器已經(jīng)高度優(yōu)化，可以產(chǎn)生最優(yōu)秀的數(shù)字圖像質(zhì)量，如今已經(jīng)成為數(shù)字靜止攝像機和便攜式攝像機的流行技術(shù)。與CMOS技術(shù)不同，CCD技術(shù)采用專用成像特定工藝制造，裝配和維護成本較高，只能在數(shù)量有限的傳感器發(fā)貨量中分攤成本，其發(fā)貨量一年只有幾百萬顆，相比之下，CMOS傳感器的發(fā)貨量可以達到幾千萬或幾億顆。 

       CMOS圖像傳感器要小得多，其功耗要低于CCD傳感器，但目前提供的圖像質(zhì)量較差。CMOS傳感器已經(jīng)成為手機、視頻會議使用的PC攝像機、掃描儀、條形碼閱讀機和安全攝像機的支柱產(chǎn)品。CMOS傳感器采用大批量鑄造廠的標準CMOS硅工藝，因此CMOS傳感器也實現(xiàn)了主流CMOS半導(dǎo)體行業(yè)中的工藝改進或材料改良。對于CMOS傳感器，可以在同一個制造工藝中簡便地集成時鐘驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或數(shù)字邏輯電路，甚至可以在同一塊芯片上制造這些電路。 

       總體來說，CCD技術(shù)的最大優(yōu)點在于能夠提供更加自然的色彩，大大改善了低亮度時的性能，提高了清晰度。另外，CCD傳感器的質(zhì)量一致性更高，同一部件之間的變化非常小。然而，CCD技術(shù)也有致命的弱點，就是成本高。另外，CCD傳感器的設(shè)計也更加復(fù)雜，它不是單芯片器件，因此在手機設(shè)計中實現(xiàn)的成本要更高。CCD傳感器通常需要更多的支持芯片，這些芯片要占用額外的空間，要耗用功率，散發(fā)更多的熱量。雖然在成像質(zhì)量和支持的最高分辨率方面有所欠缺，但是CMOS技術(shù)還是具有以下優(yōu)點： 

       功耗低：CMOS傳感器在操作時可能只消耗30～60mW的功率。在備用模式下，許多手機制造商首選無源功耗不超過100μA。 

       體積小，實現(xiàn)功能集成：由于手機內(nèi)外空間非常匱乏，基于CMOS的攝像機是自然之選。CMOS傳感器可以簡便地把圖像捕獲和后期處理功能融合到一個芯片系統(tǒng)上。減少芯片數(shù)量意味著降低封裝復(fù)雜度，提高大批量制造的可靠性。它還有助于產(chǎn)品的微型化，縮減整體成本。 

       迅速設(shè)計，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期：CMOS圖像傳感器更加簡單，因此應(yīng)用設(shè)計更加簡便、也更迅速。它們可以加快產(chǎn)品開發(fā)周期，特別是更新?lián)Q代很快的消費類產(chǎn)品，如手機或DSC。 

       價格低：CMOS傳感器采用CMOS標準制造工藝，價格要低得多。 

       由此可見，CMOS傳感器具有的低成本、低功耗和高集成度優(yōu)勢契合了可拍照手機設(shè)計的大多數(shù)要求。雖然CCD傳感器在圖像質(zhì)量方面具有明顯優(yōu)勢，但是適合才是最重要的，目前可拍照手機市場對成本的要求遠遠高于對成像質(zhì)量的要求，因此，CCD傳感器雖然是陽春白雪，但是由于不適應(yīng)現(xiàn)階段可拍照手機市場的總體需求而失寵也就不足為奇了；CMOS傳感器雖然給人下里巴人的感覺，但是由于很好地滿足了可拍照手機市場的需求，大紅大紫也就自然而然了。 
在目前的可拍照手機市場，CMOS傳感器的市場占有率顯然已經(jīng)較CCD傳感器占據(jù)上風(fēng)，市場數(shù)據(jù)和預(yù)測都充分說明了這一點。手機大廠如諾基亞、摩托羅拉、索尼愛立信等已紛紛推出內(nèi)置或外接CMOS傳感器的手機。據(jù)預(yù)測，從2006年起，CMOS傳感器在可拍照手機市場的市場份額將達到80%。 

       CMOS傳感器一直以來為人詬病的圖像質(zhì)量問題有望得到改善。三星電子計劃于近期開始生產(chǎn)一款500萬象素QSXGA分辨率的CMOS圖像傳感器樣品。此外， 三星電子還完成了一款320萬象素CMOS傳感器的開發(fā)，專門用于可拍照手機，并計劃明年年初實現(xiàn)該款產(chǎn)品的量產(chǎn)。三星電子表示，500萬象素CMOS傳感器的性能與相應(yīng)的CCD傳感器相同，但功耗較低，而且價格更有競爭力。 

       然而，許多可拍照手機圖像處理器模塊廠商的業(yè)務(wù)重點是尋求改進圖像質(zhì)量的方案，而不是追求更高的解像度，其中最重要的改進是把自動對焦鏡頭集成到圖像處理器設(shè)計中。可拍照手機CMOS圖像處理器解決方案供應(yīng)商TransChip的自動對焦解決方案基于行業(yè)領(lǐng)先的傳感器。自動對焦控制功能嵌入傳感器中，可靈活地為靜態(tài)景物提供對焦鎖定功能并為攝像提供動態(tài)變焦和定點對焦控制功能。 

       TransChip的CoderCam TC7730是面向可拍照手機市場的首款全面可編程、含集成動態(tài)JPEG壓縮功能的200萬象素解決方案。CoderCam TC7730具備所有必需的硬件、軟件及開發(fā)工具，使得手機廠商可以在數(shù)天內(nèi)把這一解決方案集成至手機產(chǎn)品內(nèi)，而不需數(shù)周、數(shù)月甚至更長的時間。這進一步加大了CMOS傳感器在成本和集成度方面的優(yōu)勢。 

       CMOS傳感器在繼續(xù)增加低成本、低功耗和高集成度優(yōu)勢的同時，圖像質(zhì)量也得到了很大程度改善。因此可以預(yù)計，CMOS傳感器將獨領(lǐng)可拍照手機市場風(fēng)騷。