已经在 2019 年发展出 1 亿像素影像感测器 (CIS) 的韩国三星,目前似乎并不打算停止他们再推出相关高阶产品的步伐。因为三星在最近的 IEDM 2019 大会上,他们旗下的一个团队介绍了该公司正在将目前正用于逻辑处理器生产的 14 奈米 FinFET 制程导入到未来的 1.44 亿像素影像感测器的生产上,借此以生产高效能且低耗能的影像感测器。
据了解,目前相机模组中常见的 CMOS 影像感测器就是一种典型的半导体芯片。透过接收光线,并将其转换为电子信号。再借由 CMOS 影像感测器上内建的 ADC 转换器,用于将电子信号转换成数位信号,然后数位信号被送入其他处理器进行处理,最后进一步成像。所以,CMOS 影像感测器本质上就是一种半导体芯片,自然就会受到半导体制程技术的影响。
不过,CMOS 影像感测器并不像逻辑处理器那般复杂,需要很先进的制程技术,这使得现阶段还能在 CMOS 影像感测器的生产上看到 40 奈米、60 米等过时的成熟制程。只是,在感光层之下的信号处理器就有很大的差别了,由于这里是协助数字信号转换成图像的地方,使得这部分与各种处理器相同,将会对制程技术有一定的敏感度,可借由在新制程生产,达到更低的工作功耗,以节省电量。
不过,目前最大的问题还是电压,CMOS 影像感测器工作时需要一个较高的电压,这个电压值虽然在我们看来仍旧算低的,但对于 1x 奈米制程下的半导体元件来说,已经算非常高的。现阶段三星也似乎是解决了这个电压问题,在原本用于逻辑处理器生产的 14 奈米制程基础上,新开发了一种适用于 CMOS 影像感测器的制程技术。
三星指出,在新的正成技术下,感测器的整体功耗降低了非常多。尤其是数字信号处理方面,对新制程技术更加敏感。整体来说,在 1.44 亿像素下进行 10fps 的连拍时,最高可以节约 42% 的电能。而这样的结果对于功耗敏感的行动产品来说将是非常大的突破。除了性能与功耗都较现阶段产品有更进一步的提升之外,市场人士认为,三星以 14 奈米 FinFET 制程来生产 CMOS 影像感测器,还有一样重大因素,就是为了抢攻市场而来。
先前有媒体报导,近半年来受惠于 5G 题材的发酵,智能手机对照相品质要求大无提升的情况下,影像像感测器市场持续火热,但如今供应链产能紧张问题仍未得到缓解。因此日前是常传出目前全球图像感测器龙头 Sony,因产能不足首次释单给台积电的 40 奈米制程来生产,而其他包括联电与力积电等晶圆代工厂商业陆续也都拿下 CMOS 影像感测器产品的大单,显见当前影像感测器的市场热络。
另外,根据市场研究公司《IHS Markit》调查结果显示,Sony 在 2019 年第 1 季以 51.1% 市占率位居图形感测器市场龙头。紧跟在后的是三星电子 17.8%,Omni Vision 以 13.5% 排名第 3,之后为安森美半导体 5.7% 以及 SK 海力士 2.7%。三星电子也正在积极投入影像感测器发展,企图力赶 Sony 的市场领导地位。所以,透过较先进制程的生产,三星除了企图能以更高效能的产品抢攻 Sony 的市占率之外,还能够带动本身在晶圆代工市场的营收。至于,整体的最后成果如何,就有待日后密切观察。
(首图来源:三星)