CMOS圖像傳感器(CIS)市場近年因智能手機大幅成長,未來則可望在汽車、醫療和安防監控等嵌入式應用推助下持續向上攀升,預期2014~2020年復合年增長率將高達10.6%。看好此一商機,中小型CIS芯片商正競相展開技術布局,期進一步擴大市場占有率。
CMOS圖像傳感器市場即將風云變色,眾家廠商為卡位新商機,可謂八仙過海、各顯神通。Yole指出,智能手機雖占現今CIS市場應用大宗,但汽車、醫療和安防監控等新興應用需求已開始涌現,可望驅動未來CIS市場持續成長,預估2020年市場營收將達162億美元。
看好CIS后勢成長潛力,CIS大廠已奮力投資設計與制造,以壯大市場地位,而新廠商也爭相卡位。
此外,特斯拉(Tesla)、日產(Nissan)與福特(Ford)等汽車制造商也已投入車用CIS布局,未來車用CIS市場將是大商機,Yole預估,2020年車用CIS營收可達8億美元,因此不少CIS廠商已摩拳擦掌積極搶進。
事實上,部分CIS應用市場面臨衰退,譬如功能手機相機和數碼相機,已漸被智能手機相機取代,導致近年CIS產業購并事件頻傳,2014年有安森美(ONSemiconductor)并Aptina,而日前則有中資集團并豪威(OmniVision)。
CIS市場三分天下,索尼穩居龍頭寶座
2014年全球CMOS圖像傳感器總營收約達88億5000萬美元;其中,索尼(Sony)以27%的占比蟬聯第一,與第二名三星(Samsung)的市占差距由2012年的3%拉大至8%;而豪威則以17%暫居第三(圖1)。
工研院IEK零組件研究部分析師謝孟玹指出,CIS市場由索尼、三星及豪威三分天下,呈現大者恒大的局面
由上可知在CIS市場中,索尼獨占鰲頭,遙遙領先其他選手,而三星、豪威緊追在后,新廠商如格科微(Galaxycore)、賽麗康(Siliconfile)則是后起之秀。
工研院產經中心(IEK)零組件研究部分析師謝孟玹(圖2)觀察,目前CIS市場呈現三分天下的局面。索尼因為集技術、產品和市場優勢于一身,加上其CIS不僅供應蘋果高端手機,也供應華為、聯想和中興的高端手機,因而2014年CIS市占率成長至27%;三星的CIS可供Galaxy系列手機使用,加上三星在工藝和設計技術成熟,促使其在市占率拿下亞軍。
排名第三的豪威,其被購并前已布局中國市場,今年初由清芯華創投資管理有限公司、中信資本、金石投資組成的中資集團以19億美元收購。豪威被中資集團購并后,可望受惠中國扶植半導體的政策,有機會和三星廝殺第二名寶座。
值得一提的是,豪威過去是臺積電轉投資之采鈺和精材公司的CIS客戶,因此當豪威被中資集團購并后,外界揣測臺灣CIS廠商和臺積電在CIS方面將受沖擊。謝孟玹則認為,豪威仍有可能將中高端產品委托臺積電制作,同時臺積電可藉爭取其他CIS廠商訂單,維持自身優勢。
面對索尼、三星、豪威三足鼎立的市場局面,其他中小型CIS廠商又該如何在競爭激烈的市場中尋得立足之地?對此,謝孟玹以2014年安森美并購Aptina舉例,Aptina不像索尼、三星,擁有完整技術產業鏈,亦未具可穩定供應的下游終端產品,也不像豪威有資金和政策支持,但Aptina與安森美合并后,不僅可擴大規模,亦可轉攻車用CIS市場。
雖然Aptina在2014年市占率下滑8%,但因車用產品設計導入周期長,謝孟玹認為,這是Aptina布局車用市場的過渡期,隨著CIS在汽車應用漸增,Aptina若積極布局車用市場,其未來表現仍受期待。
中小型CIS廠另辟獲利模式
除了上述購并一途,其他CIS廠商也可藉由和其他廠商合作,整合CIS制造產業鏈,為產品加分。譬如佳能(Canon)跟尼康(Nikon),因應數碼相機市場日趨下滑,便利用整合元件制造商(IDM)模式重奪優勢;其他相似例子還有Panasonic和以色列晶圓代工廠TowerJazz聯手,助益Panasonic研究高端產品;而SK海力士則藉收購賽麗康,搖身一變為整合元件制造商,有助發展CIS。
然而,也有部分CIS廠商為提升制程能力或節省成本,改采輕晶圓廠(Fab-lite)/無晶圓廠半導體(Fabless)模式來開發產品,舉例而言,意法半導體正將CIS分包給聯電;其他高端產品廠商像Dalsa、e2v、CMOSIS和Forza亦將產品分包給TowerJazz;而豪威、Galaxycore、立耀電子則采無晶圓廠模式,通過與臺積電等專業晶圓代工廠合作。
3DBSI技術嶄露頭角
面對全球CIS廠商大者恒大的情況,其他中小型廠商除了經由購并或外包產品等策略外,也積極藉由建立獨特的技術和市場定位,開創新的發展空間。謝孟玹觀察,臺灣CIS廠商如原相、恒景、聯詠、晶相等廠商,已朝行車記錄器、虛擬實境、無人機、機器人、光學、監控和居家等其他應用領域擴展,期以多元客制化來因應CIS市場變化。
另一方面,CIS廠商也可藉由提升產品性能,來因應市場環境的波濤洶涌。謝孟玹表示,增進CIS性能可從分辨率、像素尺寸和功耗三方面著力,目前像素尺寸多為1.4微米-1.1微米,未來將朝向1.0-0.9微米,使分辨率可達1300-2000萬像素。
但分辨率與像素尺寸/功耗往往是一體兩面,換句話說,當分辨率變高時,將導致像素尺寸變大、功耗升高,為改善上述問題,現階段CIS技術逐漸從背照式感光元件(BSI)轉向3DBSI,以兼顧分辨率高、尺寸小和低功耗。
謝孟玹補充,現在已有研究Hybrid3DBSI技術,希望省略3DBSI的硅通孔(TSV)過程,進而可更降低成本。