關(guān)于Camera sensor產(chǎn)業(yè)性能分析介紹

現(xiàn)在智能手機(jī)的亮點(diǎn)越來越少，八核，F(xiàn)HD+的全面屏，AMOLED，大容量?jī)?nèi)存，大家千篇一律。最大的亮點(diǎn)和變數(shù)都在拍照里了。

最強(qiáng)拍照手機(jī)之爭(zhēng)

最近發(fā)布的幾款手機(jī)被關(guān)注最多的焦點(diǎn)就在拍照上了。首先是Google最新親兒子Google Pixel 2在DxOMark手機(jī)相機(jī)評(píng)分榜上碾壓iPhone 8和Galaxy Note 8，拿下史上總分最高分：98。緊接著華為Mate 10 Pro和Apple的iPhone X則在這個(gè)榜單上拿下了總分97分 第二好的成績(jī)。

而在拍照（Photo）方面，華為Mate 10 Pro 的100分剛超過Pixel 2的99分沒多久，就被iPhone X的101分反超。

從DxO的評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可以看出，拍照時(shí)無論是曝光，對(duì)比度，色彩，紋理，自動(dòng)對(duì)焦，還是閃光燈方面都是Pixel 2表現(xiàn)最好。而Mate 10強(qiáng)在去噪和色彩能力上。而iPhone之所以排名第一，主要是其支持光學(xué)變焦，景深做的好，偽像處理最好，從而在拍照時(shí)總分第一。

不過一臺(tái)手機(jī)的Camera性能取決于多個(gè)方面，比如Camera sensor的選型，模組的制作，平臺(tái)選擇，ISP選擇，后期ISP處理能力，主客觀調(diào)試等等。而今天我們重點(diǎn)談?wù)凜amera sensor的供應(yīng)商。

Camera sensor供應(yīng)商

1. Sony

憑借在數(shù)碼相機(jī)，單反相機(jī)領(lǐng)域的多年沉浸，Sony毫無懸念是camera sensor供應(yīng)商里的第一名。Sony也是Apple這幾年在Camera sensor上唯一供應(yīng)商。

由于有自己的Fab，Sony不僅有超強(qiáng)的設(shè)計(jì)能力，其sensor的工藝能力也為其性能帶來了強(qiáng)勁的支撐。這也使得其他家很難超越Sony。

而憑借其霸主地位，Sony在Sensor定價(jià)方面很有說話權(quán)，也是為數(shù)不多會(huì)發(fā)生缺貨漲價(jià)的Sensor。為了避免缺貨，Sony一方面積極增加產(chǎn)線，另一個(gè)面也通過收購Toshiba增加其生產(chǎn)能力。

當(dāng)然Sony也并非沒有犯過錯(cuò)誤，早些年推出的RGBW sensor就在華為某旗艦機(jī)上的某些場(chǎng)景下會(huì)出現(xiàn)摩爾紋。

另外Sony相對(duì)來說過于保守，不愿意第一個(gè)吃螃蟹。這也是為什么最早Apple iPhone用的Sensor都是OV的，而此次結(jié)構(gòu)光上用到的IR sensor也沒有看到Sony的身影。

2, Samsung

這兩年Samsung奮起直追，并在Samsung mobile上被廣泛應(yīng)用。

Samsung最大的優(yōu)勢(shì)就是有自己的Fab廠。并且由于Camera sensor不需要最新的生產(chǎn)工藝，Samsung甚至?xí)捎帽籑emory淘汰下來的舊工藝Fab先來生產(chǎn)camera sensor。由于這樣的產(chǎn)線折舊費(fèi)早已抵消，使得其生產(chǎn)成本非常低廉。

Samsung目前策略就是減少Sensor型號(hào)，主攻大客戶來迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。很多品牌客戶擔(dān)心被Samsung卡住脖子，所以使用都會(huì)很很謹(jǐn)慎。不過AMOLED和Memory是Samsung的兩大法寶，通過與這兩個(gè)產(chǎn)品的配合，很多品牌客戶也不得不選擇采用一定的Samsung Camera。

3. OV

這兩年OV也成為中國資本市場(chǎng)上變化最大的公司。先是被中國財(cái)團(tuán)收購，從美國納斯達(dá)克下市。然后又被北京君正收購，以失敗告終。再后來上海韋爾半導(dǎo)體也來收購OV，最終因大股東反對(duì)，也以失敗告終。但由于上海韋爾半導(dǎo)體已經(jīng)收購大多數(shù)股票，韋爾股份董事長(zhǎng)虞仁榮也順勢(shì)出任北京豪威的董事長(zhǎng)。至于收購OV事宜則暫時(shí)告一段落。

在2011年以前，OV無疑是手機(jī)Camera sensor的市場(chǎng)老大，并且也是Apple的供應(yīng)商。但隨著Sony，Samsung進(jìn)入手機(jī)Camera sensor領(lǐng)域后，OV在13M以上的高端市場(chǎng)上無法競(jìng)爭(zhēng)過對(duì)手。而在2M以內(nèi)的低端市場(chǎng)上，Galaxycore和Superpix咄咄逼人，使得其目前主要市場(chǎng)都在5M/8M/13M市場(chǎng)上。不過，通過跟SuperPix的深度合作，相信OV也會(huì)在低端去和Galaxycore較量。

當(dāng)然OV在Camera Sensor上也是有很多創(chuàng)新的。比如BSI最早是OV提出的，但由于沒有自己的Fab，被擅長(zhǎng)工藝的Sony超過。另外這兩年OV也積極布局非手機(jī)sensor，比如結(jié)構(gòu)光上采用的Global shuttle sensor，視頻監(jiān)控sensor，OV的占有率都是很高的。結(jié)構(gòu)光的sensor 除了Apple采用ST的外，其他市場(chǎng)基本都是OV所占據(jù)。

沒有Fab是OV最大的軟肋，也是其被Sony和Samsung反超的主要原因之一。如何改變這個(gè)問題，就看韋爾收購后，有多大決心去做Camera sensor這個(gè)市場(chǎng)了。

4. Galaxycore

目前是國內(nèi)sensor出貨量最大的公司，不過之前主要出貨都是低端產(chǎn)品。2017年由于OV開始主打8M以上的市場(chǎng)，Galaxycore在5M，8M上的性能也有了很大的突破，使得Galaxycore在5M，8M上取得了不小的市場(chǎng)份額。

Galaxycore在sensor上兩大強(qiáng)項(xiàng)：Cost down和生產(chǎn)工藝。所以Galaxycore最早推出了反常規(guī)的COM工藝，幫助客戶最快最短時(shí)間生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的模組。 目前COM也有了一定的市場(chǎng)份額。

另外一方，同樣沒有Fab的Galaxycore通過與Samsung深度合作，一方面可以降低sensor成本，另外一方面可以在工藝上與Samsung深度配合，在5M以上產(chǎn)品上，提高性能。

5. SK Hynix

通Samsung一樣，同樣可以利用Memory淘汰下來的Fab來降低Sensor的成本。價(jià)格和產(chǎn)能都是其他家沒有的優(yōu)勢(shì)。

不過SK Hynix 主要聚焦做大品牌客戶，并希望在5M/8M/13M 產(chǎn)品上發(fā)力，所以目前在山寨市場(chǎng)上出現(xiàn)比較少。在Sensor缺貨的時(shí)候，有自己Fab的SK Hynix 的優(yōu)勢(shì)就會(huì)發(fā)揮出來。

6. SuperPix

國內(nèi)老牌Camera sensor供應(yīng)商。在2M 市場(chǎng)上，還是很大的市場(chǎng)份額，但是5M以上的產(chǎn)品技術(shù)一直沒有開發(fā)出來。

通過跟OV的深度合作，獲得OV 5M/8M的技術(shù)支持，或許有機(jī)會(huì)在高性價(jià)比市場(chǎng)上獲得一定的翻身。不過若真想取得更多的市場(chǎng)份額，苦練內(nèi)功才是真王道。

7. Himax

一家比較有想法的Camera sensor公司。2014年就提出類似4in1 概念，但是8M的sensor 只有2M的效果，還要8M的價(jià)格，使得并沒有客戶采用。后來Himax最早做出來RGBIr的sensor，苦于可以支持ISP太少，效果不佳無疾而終。

所以性能上不去和價(jià)格成本高一直也制約著Himax的發(fā)展。

今年Himax另辟蹊徑，與Qualcomm 深度合作，開發(fā)結(jié)構(gòu)光相關(guān)的DoE，Lens等產(chǎn)品，再由Truly做成模組，最終為客戶提供結(jié)構(gòu)光的Total solution。不過鑒于Himax之前幾年在Camera Sensor的性能表現(xiàn)上來看，小編對(duì)其可量產(chǎn)的時(shí)間表示謹(jǐn)慎態(tài)度。

8. BYD

在Camera sensor領(lǐng)域耕耘數(shù)年，目前主要的量產(chǎn)產(chǎn)品還是集中在2M以下。

9. SETi

韓國的老牌Camera sensor供應(yīng)商。曾經(jīng)在手機(jī)Camera sensor領(lǐng)域市占較高，2010年一個(gè)月出貨量也達(dá)到了10～12M每月。但由于后來技術(shù)停滯不前，導(dǎo)致被市場(chǎng)淘汰。這兩年SETi 又開始征戰(zhàn)Camera sensor市場(chǎng)，但已代理Samsung sensor為生，后續(xù)的狀況不容樂觀。

10. OnSemi （Aptina，Micron）

是一家公司名很多的sensor公司。最早是Micron旗下名為Aptina的負(fù)責(zé)CMOS sensor的業(yè)務(wù)部門，后獨(dú)立出來，再后來被OnSemi收購。

曾經(jīng)在Camera sensor供應(yīng)商里也是非常牛的公司，但可惜對(duì)sensor市場(chǎng)的變化準(zhǔn)備不足，這些年基本沒有什么聲音了。

11. Toshiba

Toshiba曾配合Nokia，開發(fā)了手機(jī)上最大像素的Camera sensor，41M 的 sensor，用于Nokia 808項(xiàng)目。其面積之大讓人瞠目結(jié)舌。

不過同Aptina，ST一樣，這幾年慢慢失去了市場(chǎng)。2015年Sony收購了準(zhǔn)備發(fā)力的Toshiba，從此Toshiba也退出來Camera sensor的歷史舞臺(tái)。

12. ST

曾經(jīng)是Nokia首選供應(yīng)商之一，長(zhǎng)期與Nokia合作。并配合hTC，開發(fā)出了當(dāng)時(shí)最大pixel 2.0um的4M sensor。在當(dāng)時(shí)其他機(jī)型都在拼高像素時(shí)，這款機(jī)型帶來了不小的震撼。但由于像素太低不被市場(chǎng)接受。后來其他Sensor 開發(fā)了類似尺寸，但是是4in1的芯片，號(hào)稱是16M像素，而被廣泛應(yīng)用于旗艦機(jī)的前攝項(xiàng)目里。想來ST也是很可惜。

后來做這個(gè)sensor的***團(tuán)隊(duì)都轉(zhuǎn)型做ToF，使得ST在ToF領(lǐng)域占有率很高。

ST目前基本已經(jīng)放棄了Camera sensor領(lǐng)域，而轉(zhuǎn)戰(zhàn)做ToF，以及為Apple做結(jié)構(gòu)光傳感器。

從技術(shù)上來看，后續(xù)Camera sensor的主要發(fā)展方向有幾種

1. 小pixel

做小pixel，有幾個(gè)原因：

一方面，Camera sensor 在往高像素發(fā)展的時(shí)候，最大的瓶頸就是尺寸過大。而減小尺寸的方法則是將pixel 做小。目前常規(guī)的pixel 都是1.12um，到了16M的時(shí)候，開始出現(xiàn)了1.0um。而Sony，Samsung，OV在做24M時(shí)，都選擇了0.9um pixel。

另一方面，Dual PD的工藝要求Sensor供應(yīng)商要將一個(gè)1.4um或者1.28um pixel 一分為二，成為0.7umx1.4um或者0.64umx1.28um的pixel。

所以小pixel的研發(fā)很重要。但做小pixel 后，由于進(jìn)光量會(huì)變小，所以暗光效果會(huì)差一些。目前Sensor供應(yīng)商的做法都是將pixel做深，通過深度換取更多的進(jìn)光量，從而彌補(bǔ)進(jìn)光量不足的問題。

2. Dual PD

Dual PD價(jià)格昂貴，之前主要是Samsung mobile在采用。今年有兩款機(jī)型也采用了Dual PD，值得關(guān)注。一個(gè)就是Google Pixel 2后置Dual PD，另外一個(gè)就是VIVO X20 前置Dual PD。Google Pixel 2 用 Dual PD 實(shí)現(xiàn)了雙Camera才有的景深虛化溝通，而VIVO X20 則用Dual PD實(shí)現(xiàn)了人臉解鎖功能。之所以可以這樣做，得益于Dual PD技術(shù)是將一個(gè)Pixel 一分為二，相當(dāng)于每個(gè)像素都是一對(duì)雙攝。Dual PD可以輸出一個(gè)正常的圖加每個(gè)像素點(diǎn)的相位差，通過相位差可以計(jì)算出一個(gè)簡(jiǎn)單的景深圖（depth map）。所以VIVO X20 通過depth map，可以防止照片的欺騙。而Gogle Pixel則利用這個(gè)景深圖實(shí)現(xiàn)了虛化功能。

不過由于Dual PD技術(shù)是一個(gè)pixel 一分為二得來的景深，比Dual Camera的兩個(gè)camera的間距小很多，所以景深信息不如Dual Camera 準(zhǔn)確，尤其是大于70cm時(shí)，景深效果會(huì)變得很差。

3. 2x1 OCL（on chip lens）

是一種有機(jī)會(huì)取代PDAF的技術(shù)。一般的PDAF是將某個(gè)區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)pixel各遮擋一半，來判斷這個(gè)區(qū)域的距離，從而進(jìn)行快速對(duì)焦。而2x1 OCL技術(shù)是將兩個(gè)相鄰的pixel 的chip lens共用，將光線同時(shí)打到相鄰的photo diode（成像二極管）上，最后計(jì)算出距離實(shí)現(xiàn)快速對(duì)焦。

根據(jù)Sony的數(shù)據(jù)，2x1 OCL技術(shù)可以在更暗的光線下實(shí)現(xiàn)對(duì)焦，對(duì)焦速度快于PDAF技術(shù)，而功耗則低于Dual PD。

4. 4cell 技術(shù)

由于像素變小后，暗光效果差，所以sensor供應(yīng)商在做1.0um以下sensor時(shí)，會(huì)同時(shí)推出4cell技術(shù)的版本。正常的sensor pixel 排列都是Bayer pattern（如下左圖），而4cell技術(shù)則是如下右圖。

一般使用方法就是在暗光下，將4個(gè)1.0um pixel 合并成一個(gè)2.0um pixel，16M變成4M。而在光線好的情況下，則將4 cell pattern通過轉(zhuǎn)化，輸出正常的16M bayer pattern的圖像。

這樣的camera senosr 目前主要用于前置Camera。

總結(jié)

通過上圖的對(duì)比可以看出國內(nèi)供應(yīng)商與國外供應(yīng)商的差距：

首先國內(nèi)供應(yīng)商都是與fab廠配合開發(fā)sensor，沒有自己的fab。而排名第一，第二個(gè)Sony和Samsung都是自己的Fab。

目前高端的，大于13M以上的sensor，主要還是有Sony和Samsung供貨，當(dāng)然由于雙攝的帶動(dòng)，今年OV在13M以上也獲得了不少市場(chǎng)份額。

而在小Pixel的開發(fā)上，國內(nèi)OV開發(fā)到了0.9um，Galaxycore則開發(fā)到了1.12um。而SuperPix和BYD與韓國Dongbu合作，只開發(fā)出了1.4um的工藝，所以無法開發(fā)出需要用1.12um pixel的8M以上產(chǎn)品。

小Pixel工藝的開發(fā)需要Sensor廠和Fab廠的深度合作，國內(nèi)sensor供應(yīng)商沒有自己的Fab則是硬傷。而且有自己的Fab，產(chǎn)品價(jià)格和供貨都有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。國內(nèi)的Sensor公司OV和Galaxycore后續(xù)發(fā)展，F(xiàn)ab的選擇甚至自己建Fab都會(huì)變得很重要。