據(jù)一家研究所估計，2018年全球CMOS傳感器銷售額將達(dá)到137億美元，同比增長10%;2017-2022年出貨量CAGR將達(dá)11.7%。至2022年，CMOS傳感器的全球銷售額將達(dá)到190億美金。
變“光”為“數(shù)”，圖像傳感器精密而關(guān)鍵
圖像傳感器是當(dāng)今應(yīng)用最普遍、重要性最高的傳感器之一。其主要采用感光單元陣列和輔助控制電路獲取對象景物的亮度和色彩信號，并通過復(fù)雜的信號處理和圖像處理技術(shù)輸出數(shù)字化的圖像信息。
圖像傳感器中的感光單元一般采用感光二極管(photodiode)實現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)換。感光二極管在接受光線照射之后能夠產(chǎn)生電流信號，電流的強(qiáng)度與光照的強(qiáng)度成正比例關(guān)系。
終端應(yīng)用爆發(fā)，CMOS傳感器5年CAGR10%以上
CMOS傳感器今年銷售額有望達(dá)到137億美金，同時其出貨量將繼續(xù)保持10%以上年均增速。
得益于車載應(yīng)用、機(jī)器視覺、人臉識別與安防監(jiān)控的快速發(fā)展，以及多攝像頭手機(jī)廣泛普及，CMOS圖像傳感器市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。
手機(jī)是CMOS傳感器的最大應(yīng)用市場，汽車、安防等新應(yīng)用領(lǐng)域高速成長。
2017年手機(jī)用CMOS傳感器市場規(guī)模占整體應(yīng)用市場的62%，達(dá)77.5億美元，預(yù)估2022年手機(jī)CMOS傳感器的市場營收規(guī)模將可達(dá)86億美元。
而在未來幾年，汽車、安防監(jiān)控、醫(yī)療、玩具/電玩與工業(yè)等將成為帶動CMOS傳感器高速發(fā)展的主要動力。
1)安防監(jiān)控領(lǐng)域:安防監(jiān)控離不開視覺信息的獲取，必須依賴圖像傳感器，隨著整個安防監(jiān)控行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，預(yù)估到2020年該領(lǐng)域CMOS圖像傳感器的市場規(guī)模將達(dá)到9.12億美元，占到行業(yè)市場份額的6%。
2)汽車電子領(lǐng)域:是圖像傳感器增長最快的細(xì)分市場，近年來CMOS圖像傳感器已經(jīng)安裝在汽車倒車影像、防碰撞系統(tǒng)之內(nèi)，而由于未來的新車將標(biāo)配ADAS(高級駕駛輔助系統(tǒng))，以及自動駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車廠商將會為自家車輛產(chǎn)品導(dǎo)入更多攝像頭來獲取外界信息。
而每增加一個攝像頭，就需要增加一塊CMOS傳感器，所以車載應(yīng)用將是CMOS圖像傳感器各主要應(yīng)用市場中增速最快的方向。
3)醫(yī)療/科研領(lǐng)域:以往醫(yī)療和科研領(lǐng)域主要使用CCD傳感器，隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)今醫(yī)療和科研領(lǐng)域則在謀求使用成本更低效果更好的CMOS傳感器來替代大部分老舊產(chǎn)品，這一應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)計有34%年復(fù)合增長率，2020年銷售額8.67億美元。
4)工業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)域:隨著機(jī)器視覺的發(fā)展，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)線會引入圖像傳感器來提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，預(yù)計該領(lǐng)域年復(fù)合增長率18%，2020年銷售額8.97億美元。
場景升級提出新需求，CMOS傳感器加速演進(jìn)
在CMOS傳感器的應(yīng)用場景不斷豐富、終端對性能的需求不斷加碼的背景下，CMOS傳感器正在加速技術(shù)迭代，各大廠商頻頻發(fā)布新的“黑科技”。
以成像質(zhì)量(尤其是弱光環(huán)境)、成像速度這兩大基本需求為例，業(yè)內(nèi)已提出了豐富的解決方案:
1)弱光環(huán)境下的成像能力對手機(jī)、相機(jī)和行業(yè)應(yīng)用圖像傳感器來說都是一個很重要的能力，尤其是需要全天候運作的安防與車載圖像傳感器。
業(yè)界通用的解決方法就是提升傳感器面積和進(jìn)光量，加大單位像素面積。除了這種通法之外，還有使用BSI-CMOS(背照式CMOS圖像傳感器)和近紅外光技術(shù)兩種方法。
2)高速傳感器能更好的拍攝移動中的物體，提供多幀降噪、慢動作視頻拍攝和減少畫面失真等功能，對手機(jī)拍照、交通監(jiān)控和汽車自動駕駛領(lǐng)域有重要意義。
當(dāng)相機(jī)、被攝對象之間存在高速相對位移時(如拍攝高爾夫球揮桿動作、在行駛的車輛上拍攝路邊的燈桿等)，畫面會出現(xiàn)直線發(fā)生彎曲、圖像邊緣模糊、部分畫面曝光錯誤等問題，這就是果凍效應(yīng)。而果凍效應(yīng)的根源就是感光元件無法做到快速采集全部像素，因此，高速傳感器應(yīng)運而生。
針對果凍效應(yīng)，目前業(yè)界給出兩種解決方案:一種是面對手機(jī)等消費類電子領(lǐng)域推出的配備DRAM的三層堆棧式圖像傳感器，通過在傳感器上集成的DRAM直接儲存數(shù)據(jù)來完成高速攝影和拍照。
另一種是面對行業(yè)應(yīng)用推出的全局快門傳感器，相比逐行曝光的傳統(tǒng)滾動快門傳感器，全局快門能整個傳感器同時曝光來擷取不失真的運動物體圖像，這對機(jī)器視覺和安防領(lǐng)域有重大意義。
除了對成像質(zhì)量和成像速度的要求外，還有在醫(yī)療領(lǐng)域需要的小型化;在汽車領(lǐng)域需要的高可靠性高靈敏度;物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域大范圍應(yīng)用所需要的低成本等。在技術(shù)演進(jìn)和需求升級的共同推動下，CMOS傳感器快速演進(jìn)。
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