产业分析-智慧手机芯视野:CIS的发展与挑战
图/美联社
图像感测器(CMOS Image Sensor,CIS)为智慧型手机相机模组的核心元件,不论是本身大小还是设计结构均对成像的品质产生决定性影响。CIS的光学尺寸对于成像至关重要,光学尺寸较大的感测器能捕捉到更充足的光线,可提供更高成像解析度与较高的动态范围,更能提升相机在低光源环境下的拍摄表现;相对而言,光学尺寸小的感测器会受限光量收集较不足和较小像素尺寸,最终导致成像品质下降。
随着科技进步,CIS在智慧型手机相机模组的设计与技术亦不断演进,透过技术创新,CIS为智慧型手机提供更先进且更出色的拍摄性能。
智慧型手机的相机模组为CIS的最大应用领域,其占据约70%的市场规模,这反映使用智慧型手机拍照与摄影的重要性,以及消费者对于摄影成像品质的要求。
■Sony、三星、豪威3强寡占
事实上,智慧型手机的CIS市场是属于一个寡占市场,前三大厂商分别是日本索尼(Sony)、韩国三星(Samsung)与中国豪威科技(Omnivision),其中Sony在CIS的技术研发与设计能力处于产业领导地位,且依然不断持续进行技术的创新。
若就CIS市场发展来看,2022年全球智慧型手机市场因疫情与全球通膨等负面因素影响下,终端需求疲软,进而使整体出货量下滑,同时也对全球智慧型手机CIS出货量产生影响。
■智慧机CIS的像素大小与数量不会持续增加
根据数据显示,2022年全球智慧型手机CIS出货量较2021年的47.7亿个下降约7%至44.6亿个,2023年在中国疫后复苏不如预期和全球通膨持续下,预估2023年CIS出货量将持续下滑3.2%至43.18亿个。
值得注意的是,Sony的影像传感器部门在2022年市场衰退之际,却依旧交出营收成长的成绩单,这主要归功于苹果(Apple)iPhone的镜头升级,Sony因作为Apple CIS供应商而受惠,此结果凸显手机厂商对于提升摄影品质努力,以及CIS供应商与之合作的紧密关系。
随着手机相机不断进步,愈来愈多消费者对高品质的摄影体验有更高期待,因此CIS供应商需要不断进行技术升级和创新,以满足市场需求,提供智慧型手机品牌厂更先进和更出色的CIS。
值得关注的是,智慧型手机CIS像素数量和大小并不会一直持续增加,过往智慧型手机CIS像素数量发展至惊人的亿级像素,例如2019年Samsung与小米合作推出108MP的感光元件ISOCELL HMX引起市场惊叹和关注。
然而当Samsung在2021年推出较108MP又多1倍像素数量的200MP智慧型手机感光元件ISOCELL HP1时,市场反应并不如预期热烈,甚至国外手机论坛开始出现许多关于「我们真的需要200MP的智慧型手机吗?」的质疑文章。推论消费市场会有此反应,是因一般使用者对108MP和200MP画素差异并没有太大感知,对大多数人来说,日常情境使用可能无法明显区分出这些高画素感光元件带来的优势与差异。
此外,随着画素数量增加,感测器尺寸也相应需要增大,这导致手机将变得更大且更重,不符合许多消费者对手机轻便性的需求,且更大的影像感测器也使厂商的制造成本上升,对手机品牌厂商来说是另一个需要考量的因素,因此对于智慧型手机的影像感测器来说,其像素「大小」和「数量」并不会持续增加。
■相机模组性能升级的趋势
正是因为智慧型手机CIS的像素「大小」和「数量」并不会持续增加,因此预期未来重要的升级方向之一将聚焦在CIS结构设计优化,也就是透过改进感光元件的结构和材料,提升感光元件的效能,增加光线的感应能力和影像品质,如同Sony开发的双层电晶体画素技术。
此外,影像处理演算法的优化与升级也是另一个关键,透过AI演算法可突破硬体的限制,进一步提升图像的清晰度、动态范围与降低噪点。除了感光元件本身的升级之外,其他组件如光学镜片的升级也是可能的方向,透过采用更先进的镜片材料和光学组件设计,可提高相机模组的光学性能,进一步提升成像品质。预期未来新的组件和技术也将不断出现,例如更先进的自动对焦、光学防震等技术,这些都将提升智慧型手机的拍摄体验。