羅宗惠 / 工研院產科國際所
前言
由於中央處理器(CPU)與影像處理器(GPU)效能的提升搭配相關演算法的演進，愈來愈多終端產品或應用開始利用影像科技的協助來執行任務，包括：工業自動化、機器視覺、自動駕駛、醫學診斷與智慧城市等相關領域，而影像科技甚至是這些產業往下一階段升級不可獲缺的技術，作為關鍵零組件的影像感測器(CMOS Image Sensor; CIS)亦隨著應用出海口的放大出貨量持續成長。除此之外，消費者對於影像紀錄的需求增加以及愈來愈多，企業藉由影像辨識來打造智慧化產品亦提供足夠的誘因，讓相關供應商與產業鏈持續投入研發資源，進而推升了技術的演進，讓消費型與利基型CIS產品不論在規格或銷售規模皆可看到強勁的成長動能。
微小化為影像感測器共通的技術發展方向
基於應用場域的不同，影像感測器所著重的技術發展項目亦有所差異。舉例來說：智慧手機往高解析度發展，但受限於空間，感光面積所能提升的幅度有所限制。為了容納更多的像素，發展重點在於單位像素尺寸(Pixel Size)的縮小；車用部份，因涉及安全，發展方向著重於穩定度和適應環境的能力。為了在任何天候條件以及高速行駛的狀態都能清楚擷取影像，高動態成像範圍(High Dynamic Range; HDR)以及資料處理的速度則是強化的重點。
消費者對於終端產品功能期待的與日俱增，提高了需要被整合的零組件種類與數量，進而限縮了因提升畫素所需要的尺寸增長空間。換言之，縱使因應用的多樣性使得CIS側重的技術規格不盡相同，不過概括性而言，尺寸依然是CIS發展的重中之重，而製程的微小化為共通之技術發展方向，並成為領導廠商追逐與實力展示的重點項目。縱使相同的應用載具，在產品改朝換代之際，就CIS而言依然可見到不同程度的尺寸微縮。其中，又以像素尺寸(Pixel Size)與元件尺寸為最具代表性的參數，後者常以Optical Format(光學格式)來表達。圖一以Pixel Size與Optical Format二個不同的角度，分別針對Surveillance、Automotive、IoT、Computing、Mobile與Medical應用來描繪其發展趨勢。
圖一、不同應用CIS之Pixel Size與Optical Format發展趨勢
Medical為相當具有潛力的利基型應用
以整體應用而言，CIS影像感測器市場規模雖龐大，但前三大供應商Sony、Samsung與Omnivision市占率總和超過七成，競爭格局與五年前相比的變化不大。不過，若從廠商所屬的國家(Headquarter)別來分析，日本位居主導性地位；韓國廠商受惠於下游品牌表現佳，尤其是在智慧手機應用；中國大陸則除了多年前所收購的Omnivision持續於市場上耕耘並取得不錯的成績外，其它還包括：格科微、思特威、比亞迪等，皆在國內市場不同領域有所斬獲。若將應用聚焦於Medical領域，供應商依產值規模依序則為Sony、Omnivision、Varex Imaging、Hamamatsu、Teledyne與Onsemi等，產值集中度相較於整體較為分散。
再從CIS應用分布與成長趨勢來看，未來五年全球產值仍將以超過10%的雙位數速度成長，現階段Mobile的產值比重超過六成，雖然多鏡頭滲透率已高，產值比重已不易再大幅成長，但廠商追求更極致的影像效果仍是推動 ---以上為部分節錄內容，完整資料請見下方附檔。