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手机摄像模组:像素攀高 功能求新

http://www.sina.com.cn 2007年09月25日 13:13  中国电子报

  本报记者 李映

  Strategy Analytics统计,2006年全球摄像手机出货量已超过5亿部,而2001年这一数字仅为300万部,摄像手机这些年的发展可谓"平步青云"。Strategy Analytics还预测,到2011年带摄像头手机的全球市场规模将超过1200亿美元。完成“拍照”任务的摄像模组除顺应像素的不断“上升”潮流外,在技术上的每一次跃进都是市场需求与上下游厂商对接的表现。

  图像传感器技术不断进步

  在摄像模组中发挥重要作用的是图像传感器(Sensor),主要分为CMOS(互补金属氧化物半导体)Sensor和CCD(电荷耦合)Sensor。手机摄像模组供应商苏州Camtech公司李玉林介绍,手机摄像模组主要应用的是CMOS图像传感器,CCD传感器主要集中在高端如500万像素以上的应用,但因CMOS图像传感器有其固有的优点,CMOS图像传感器将成为未来市场的发展趋势。

  CMOS图像传感器的主流供应商之一上海豪威(OmniVision)集成电路设计有限公司北京办事处王永峰表示,目前市场上新出的单反

数码相机都采用CMOS,图像技术发展到今天,CMOS已占绝对的主流。从市场上看,消费级的数码相机也开始用CMOS,而之前CCD用得较多。在手机领域,摄像模组一般都采用CMOS。因为CMOS的功耗低、成本低,而CCD的功耗大。

  Sensor可谓是摄像模组中最“与时俱进”的器件。王永峰表示,从手机摄像模组的发展历程看,在2002年/2003年拍照手机刚兴起时,市场上供应的以30万像素、1/4英寸的Sensor为主,而从30万像素发展到130万、200万,Sensor尺寸一直保持在1/4英寸,以后发展到300万,Sensor可能也保持在1/4英寸大小,这表明Sensor在技术上一直在保持很大的进步。

  以200万像素、定焦为主

  像素的不断提高让人眼花缭乱,未来多少像素会“称雄”手机市场呢。手机摄像模组供应商苏州Camtech公司李玉林表示,国内可拍照手机仍以VGA为主流,国内品牌手机则以200万像素为主并向300万像素迈进,国际市场以130万一200万像素为主。他同时指出,高像素手机市场也有一定的需求量,如诺基亚已推出500万像素带自动变焦的手机,但此类高像素产品大多数国内手机厂商不会跟进,因为国内手机厂商大多数手机定位不是高端手机,而是大而全,只要带摄像头有拍照功能即可。并且针对300万像素及以上的拍照手机,很多公司会选择带自动变焦的功能以增加产品卖点,成本上会增加很多。

  此外,技术、体积等问题亦使得200万像素成为摄像手机的一道“分水岭”。王永峰对《中国电子报》记者表示,目前高像素拍照手机大部分是200万~300万像素,300万以上在手机应用会遇到许多技术瓶颈:一是手机摄像头接口信号传输带宽的限制和电磁兼容设计的困难;二是照相模组体积的限制;三是照相模组和图像处理芯片成本的限制。因而300万像素以上的照相手机(如500万像素)成本上比300万像素照相手机高了很多。从需求上来看,200万-300万已完全能达到相片要求。因而今后手机摄像模组基本上仍以200万-300万像素为主导,虽然500万像素的拍照手机可以做出来,但在市场中的比例不会太多。

  摄像手机技术发展到今天,不只是像素的“升级”,功能亦向“专业级”迈进。上海禹华通信技术有限公司王河表示,目前摄像模组主要分四种:一是定焦(FF),1.3M、2M的尺寸以8mm×8mm,8.5mm×8.5mm为主;二是手动调焦(Macro);三是自动两档对焦(AutoMacro);四是自动对焦(AF),2M、3M的模组尺寸以10mm×10mm为主。他还表示,市场上主流还是定焦,因为其技术成熟度高,成本低。他们在选择手机摄像模组时主要考虑一是外观尺寸;二是品质;三是价格。

  图像处理由基带和Sensor完成

  像素越高,对图像处理的能力要求也在走高。在摄像模组发展中,以前主要是镜头、Sensor和多媒体图像处理芯片(DSP)。王永峰介绍,随着技术和工艺的进步,图像处理功能发生了演变,一部分图像处理(DSP)功能由Sensor来完成,另外一部分集成到基带IC中,这也意味着基带芯片将具有图像处理功能。他表示,目前基带芯片并不能集成全部的图像处理功能,原因就在于Sensor在制作过程中会产生一些缺陷,在Sensor中修复缺陷处理效果会更好。并且随着像素越来越小,像素的特性也会发生变化,全部由基带来处理不容易达到理想效果,必须有一部分图像处理功能放在Sensor中去完成。并且基带同时要支持很多其他的处理功能,这样也能提高基带芯片的处理速度。

  王河表示,随着像素的不断提高,要求图像处理速度越来越快,画面补偿能力越来越强,这一功能主要由基带完成。

  在输出格式上,目前Sensor输出主要是YUV、RGB、JPEG等格式,再传输给基带处理。王河指出,输出格式由各厂商根据客户需求定义,随着手机像素越来越高,RGB格式会成为主流。如果像素超过300万的话,Sensor基本只输出RGB格式。Strategy Analytics表示,分辨率为VGA的带摄像头手机在市场总体中所占的比例目前为38%,到2010年将减至7%。

  未来功能侧重自动对焦

  手机轻薄化的趋势对手机摄像模组的要求“与日俱增”。王河介绍,手机摄像模组的发展态势一是小型化,目前Sensor的封装越来越小,现在最小的已可做到1/11英寸。二是镜头的集成度越来越高,随着市场对封装高度要求越来越高,镜头曲面要求越来越平,同时不能牺牲画面质量。目前高端镜头以塑胶(P)+玻璃(G)组成,以2G+2P的比较常见,3G+1P的也较多,层数越多封装尺寸就大,而手机要求越来越薄型化,因而不好做。三是功能上向相机入门级方向发展,如加入自动对焦等功能。并且自动对焦市场也会慢慢起来,因为现在手机的功能越来越丰富,比如手机名片识别等新功能,这对画面清晰度要求更高,而自动对焦可满足这一需求,自动对焦的兴起是与手机应用需求息息相关的。

  但自动对焦能否兴起与制造工艺技术水平息息相关。王永峰表示,目前自动对焦功能的拍照手机是否会在中国市场普及,还未有定论。一是因为实现自动对焦需要在模组中增加马达,模组尺寸会变大;二是目前自动对焦照相模组的制造工艺比较复杂,中国大部分模组厂实现大规模量产还存一定差距。

  李玉林指出,未来手机摄像模组的发展趋势是像素越来越高,模组尺寸越来越小,成本会越来越低。如VGA产品从原来的8mm×8mm变为6mm×6mm。在镜头方面,也逐渐出现新的技术,如液体镜头等。Strategy Analytics表示,放缩(Zoom)、闪光灯(Flash)、自动对焦等功能将成为2008年以后市场中成为产品差异化的重要因素。“更小更多新技术”成为手机摄像模组不变的追求。

  相关链接

  苏州Camtech公司李玉林:

  手机摄像模组工艺COB占优

  手机摄像模组从工艺来看,CMOS图像传感器芯片摄像模组工艺主要分为COB工艺和CSP工艺。COB工艺的产品因其成像质量好,产品受到国际大公司及对成像品质要求高的公司青睐,但因其原材料供应周期长,工艺技术要求高,供应商工厂投资成本大,产品良率比CSP低,导致能生产此类产品的供应商不多,能生产高品质摄像模组的工厂更是寥寥无几。苏州Camtech以生产美光及三星的摄像模组为主,在国内是COB工艺模组工厂的代表。CSP工艺产品反应速度快,产品良率高,技术要求低,工厂投资成本小,行业进入门槛低,国内能生产此产品的工厂遍布各地,以及国内很多手机公司对成像质量要求不高,使CSP工艺产品在国内占有很大的市场份额。从产品成本上看,COB工艺和CSP工艺生产的设想模组没有明显的区别,目前市场价格趋同。

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