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淺談CMOS市場與發展趨勢
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【作者: 陳瑩欣】   2002年07月05日 星期五

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說起影像感測元件,一定無法摒除市場兩大主流技術:CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 與日系廠商主導的CCD(Charge Couple Device),不過近年來由於CMOS在製程上有許多優越性,使過去CCD的高階影像市場漸有被CMOS侵蝕的現象。根據iSuppli預測,2005年CMOS在影像感測器單位出貨量將由2001年的1,800萬個成長至7,200萬個,2005年CMOS影像感測器出貨量佔所有CMOS感應器的比例也將由去年的23%提高至47%。


電子多媒體發展風氣漸興,過去CMOS挾低成本的優勢打入市場,雖然起步時無法和CCD共爭高階應用領域,但已從從過去的三十萬畫素逐步進步到現今的三百萬畫素,CMOS的發展潛力日增,雖說目前三百萬以上畫素的影像感測仍是CCD的天下,但是未來取代CCD的空間也大幅提升。本文將探討CMOS的發展優勢,並且比較出不同時間切入市場的各廠商現階段差異,進一步分析產業未來走向。


CMOS崛起

雖然各界對CMOS的發展潛力給予相當大的肯定,但是台灣發展CMOS的廠商仍然因為技術發展有頻寬不足等問題,短期內無法與外商並駕齊軀。另一方面,美、日、台、韓等地廠商的發展CMOS的歷程因各廠資源不同,市場競爭核心也不略有差異。


各地發展差異

現階段CMOS主要的業者包括美商Agilent、Omni Vision、NS、Motorola等;韓商則以現代為代表;日商有Sharp、STMicro、三菱、東芝、Canon和富士通;另外還有歐洲廠商Conexant、Kodak、Y-media等。其中,像Motorola則是因為通訊產品需求,遂加入CMOS技術精耕;台灣廠商如原相、銳相、宜霖、凌陽等因專精於數位相機的發展,也擁有CMOS技術。


「台日廠商與歐美地區的發展各有特點。」NS亞太區產品行銷經理陳永信分析,目前市面上還是以日本佔有高像素領域;歐美則是在感測元件上面追趕;至於台灣則是以快速設計為優勢。


陳永信指出,判斷CMOS的像素品質主要可從影像的動態範圍、靈敏度、死點(Death Point)、耗電量及訊號照映比等特性來比較。像素的提升涉及類比與數位間轉換難題,這方面台灣的學校教育並沒有太多資源可以應用,成為美商的設計強項。他並且透露,今年NS將把CMOS產品主力聚焦於數位/類比轉換之應用。


由於高像素領域暫時仍屬CCD的天下,CMOS產品必須找出新的應用空間,往PC Camera、低階數位相機發展便成為應用主流;而在通訊市場增溫之後,CMOS於手機上的應用也不容忽視。Motorola影像拍攝營運部門營運經理Larry Arbaugh指出,通訊產品對CMOS的需求將會與日俱增。他強調,現今的CMOS技術發展已為寬頻趨勢做好準備,即使產品在3G市場上也能一樣受用。


「CMOS的發展技術已達省能源、迅速轉換的要求,未來發展潛力將大於CCD。」Larry說明,在製程上CMOS可以容易與類比產品整合,進一步降低系統成本,加上Motorola原有的龍珠平台建置,可以從自已發展的Turnkey Type Solution中推出多媒體多功能導向的產品。


與Larry同樣看好CMOS技術整合的發展性,台灣安捷倫半導體元件事業群副總經理游本慶表示,CMOS技術在多媒體影像上的發展能夠朝高階領域邁進。「截至今年第二季,安捷倫的CMOS累積販售量約為6,600萬顆,除了光學滑鼠有100%的市場佔有率以外,在PDA、Handset等產品應用均有良好的成績。」


游本慶指出,安捷倫的CMOS產品依解析度不同而有CIF、VGA、SXGA三個面向,分別應用於電腦與通訊領域中,他說明,只要其商品化價值與市場接受程度到位,CMOS的發展將大有可為。


CMOS發展方向

即使大廠對CMOS的未來發展給予極高的評價,但是CMOS產品發展仍有許多問題仍待解決,「目前CMOS在PC Camera欠缺殺手級應用,市場表現持平。」游本慶指出,CMOS可以依模組化的經營模式行銷,現在安捷倫也有這類產品,但是市場因為網路頻寬因素欠缺爆發力,市場反應不似預期熱絡;另一方面,因CMOS的製程及物理結構中所衍生的雜訊問題也正待處理。


對此,Larry則表示,他認為在PC及其周邊應用之外,CMOS技術也能帶動可攜式產品的發展,近期Motorola就以ImageMOS技術為核心量產VGA感測元件,企圖取得CMOS市場的領導地位。


可攜式產品增溫

隨著可攜式產品的增溫,網路頻寬問題再度成為CMOS發展的一大門檻。「市場胃納有限,產業要能尋找出路。」陳永信指出,對廠商而言,CMOS有待寬頻帶來更大的應用市場,但在這之前應思考更多的應用管道。結合通訊領域時影像感測器產品ADC/DAC的轉換技術上也遭遇極大的考驗。「過去學校在類比方面的研究並不多,使CMOS在像素提升上無法往前進。」他說明,涉及類比轉換技術的層面,目前仍由NS這類的外商較具優勢。


由於整合技術向上延伸,外商均表示未來CMOS市場模組化的型態仍是較為可行的面向,游本慶說明,安捷倫的Mobil Device以VGA模組的CMOS為主,另外數位相機模組的販售也是刺激銷售的做法。


這種說法與Larry不謀而合,他說明「模組化可以縮小產品體積,更能符合消費性市場的需求,也將改變CMOS元件的市場觀念。」他進一步表示,系統整合的概念使單一晶片功能增加,雖然單價比過往高,但由於Motorola的技術可以同時解決類比訊號的問題,減少六顆元件所佔用的空間及組裝成本,反而能在整體成本上看到實值效益。


除了模組化、寬頻的問題之外,現階段系統介面無法統一也是一項阻礙CMOS進步的原因,陳永信指出,目前各廠商有自己擁護的系統介面,包括Errison、Nokia、Motorola等都以各自的主流通訊產品為基礎,反而難以取得共識,形成通訊領域中CMOS元件不易標準化製造的原因。


結語

由於CMOS的確具有旺盛的發展潛力,整合技術技升,使模組化的市場成為必然趨勢,甚至可以使產品更貼近消費者。對外商而言,現階段通訊領域雖然缺乏統一介面及尚未克服頻寬問題,但是未來在市場的考量下這些問題仍然有可能解決。但是本土廠商此時卻不能僅止於等待市場機制成熟,以數位相機為例,由於類比技術門檻無法攻克,加上材料及設計概念多在美日大廠手中,高整合度或涉及混合訊號的產品較難以真正從中獨立。雖然可以預見,不論是PC Camera與數位相機領域,或是手機與PDA、Smart Phone的應用,CMOS技術在通訊領域與消費性電子產品上所能發揮的功效將更加顯著,但是台灣究竟能不能在其中佔一席之地,仍然有待商榷。


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