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2016年我國微型攝像模組行業(yè)情況及發(fā)展趨勢分析
2016/6/15 11:01:17 來源:中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng) 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關(guān)閉】
核心提示:1、行業(yè)概況微型攝像模組具有體積小、 功能強(qiáng)大的特點。 微型攝像模組技術(shù)源自普通攝像技術(shù),主要結(jié)構(gòu)和組件包括鏡頭,傳感器,圖像處理芯片,軟性線路板、鏡架等主要部分組成。其主要工作原理為:景物通過鏡頭生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面(有1、行業(yè)概況
微型攝像模組具有體積小、 功能強(qiáng)大的特點。 微型攝像模組技術(shù)源自普通攝像技術(shù),主要結(jié)構(gòu)和組件包括鏡頭,傳感器,圖像處理芯片,軟性線路板、鏡架等主要部分組成。其主要工作原理為:景物通過鏡頭生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面(有 CCD 和CMOS 兩種) ,然后轉(zhuǎn)為電信號,經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號,再送到數(shù)字信號處理芯片中加工處理。
手機(jī)端微型攝像模組的發(fā)展代表了行業(yè)最新技術(shù)的方向, 雖然手機(jī)在上世紀(jì)八十年代就已經(jīng)面世,但攝像功能與手機(jī)的結(jié)合是在2000 年后。2000 年9月,夏普聯(lián)合日本移動運(yùn)營商 J-PHONE 發(fā)布了首款內(nèi)置了 11 萬像素 CCD 攝像頭的夏普手機(jī),但由于像素過低,并沒有引起廣泛使用。2002 年諾基亞第一款內(nèi)置攝像頭手機(jī)才真正拉開手機(jī)攝像技術(shù)的普及。像素是攝像模組成像質(zhì)量的重要決定因素,當(dāng)前500萬和800萬像素的攝像頭已經(jīng)成為后置攝像頭的主力, 而且千萬像素攝像頭已經(jīng)成為各品牌新一代旗艦機(jī)型的標(biāo)配。隨著人們拍照理念的革新,手機(jī)前置攝像頭成為近年來決定手機(jī)拍攝品質(zhì)的因素之一。目前,前置攝像頭的主流配置是 130 萬、200 萬和 500 萬像素,但是自拍、美顏等消費(fèi)需求正在帶動前置攝像頭向800 萬甚至更高像素升級。 在對焦功能上,2005 年索尼愛立信研發(fā)出首款具備自動對焦拍照功能的手機(jī),內(nèi)置一枚支持自動對焦的 200 萬像素鏡頭。目前,幾乎所有的手機(jī)后置攝像頭都已經(jīng)標(biāo)配為自動對焦的模組,自動對焦模組已經(jīng)成為手機(jī)攝像頭最核心的器件之一。并且,部分廠商正在試驗光學(xué)變焦功能應(yīng)用于智能手機(jī)的可行性。但由于手機(jī)終端厚度的限制,光學(xué)變焦馬達(dá)仍無法取代自動對焦馬達(dá)的主流地位。未來,微型攝像模組的自動對焦功能主要以提高對焦速度,縮小對焦模組空間,以及增加用戶穩(wěn)定性體驗為主,從傳統(tǒng)彈片式的對焦馬達(dá)、 閉環(huán)式對焦馬達(dá)逐漸向光學(xué)防抖對焦馬達(dá)發(fā)展, 以解決拍照模糊的問題,并提升拍照和錄像的圖像穩(wěn)定度。
2、行業(yè)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢
(1)工藝技術(shù)水平創(chuàng)新
AA(Active Alignment)加工技術(shù):即主動對準(zhǔn),是一項確定零配件裝配過程中相對位置的技術(shù)。在攝像模組封裝過程中,涉及到圖像傳感器、鏡座、馬達(dá)、鏡頭、線路板等零配件的多次組裝,傳統(tǒng)的封裝設(shè)備如 CSP及 COB 等,均是根據(jù)設(shè)備調(diào)節(jié)的參數(shù)進(jìn)行零配件的移動裝配的,因此零配件的疊加公差越來越大,最終表現(xiàn)在攝像模組上的效果是拍照畫面最清晰位置可能偏離畫面中心、四角的清晰度不均勻等。而AA 制程的設(shè)備在組裝每一個零配件時,設(shè)備將檢測被組裝的半成品,并根據(jù)被組裝半成品的實際情況主動對準(zhǔn),然后將下一個零配件組裝到位。這種主動對準(zhǔn)技術(shù)可有效的減小整個模組的裝配公差,有效的提升攝像頭產(chǎn)品一致性。通過AA制程主動校準(zhǔn)技術(shù),可調(diào)節(jié)鏡頭對準(zhǔn)至 6個自由度(X,Y,Z,θX,θY,及θz) 。通過調(diào)節(jié)相對位置和鏡頭傾斜,可確保拍照畫面中心最清晰,以及提升畫面四角解像力的均勻度,使產(chǎn)品一致性得到提升。目前,光學(xué)防抖、超高像素、大光圈、雙攝像組等模組產(chǎn)品必須采用AA 制程的主動對準(zhǔn)機(jī)制才能較好的生產(chǎn)制造, 而更多的未來產(chǎn)品或許也采用這類主動對準(zhǔn)技術(shù)的設(shè)備和制程。
雙攝像模組加工技術(shù):即把兩個攝像模組以特定方式組合在一起的加工技術(shù)。當(dāng)前的雙攝像模組加工方案為一體式組裝,在一塊線路基板上搭載 2 顆攝像模組,其模組尺寸較小,但高度偏高,加工不良率非常高,幾乎是單模組的2 倍,而且不良品無法返修。
目前,市場上已開發(fā)的兩個單攝像模組分體式組裝方案,基本采用模組單體AA 組裝方式,具備模組高度低,加工不良率低,不良品可返修等優(yōu)點,其組裝良率跟單模組幾乎持平,大大降低了模組成本,具備價格競爭優(yōu)勢。
相位對焦模組全自動加工技術(shù):該技術(shù)采用自動化加工設(shè)備,可實現(xiàn)相對對焦模組校準(zhǔn)和燒錄的全程自動化流水化作業(yè)。 設(shè)備可自動識別并抓取流水線上的模組放入探針接觸槽內(nèi),然后由軟件快速完成相位對焦校準(zhǔn)和軟件參數(shù)燒錄作業(yè),具備加工速度快,良品率高等優(yōu)點。此技術(shù)不僅提高了產(chǎn)線自動化加工程度,節(jié)約了人工成本,而且模組校準(zhǔn)精度高,參數(shù)燒錄一致性好,提高了模組產(chǎn)品優(yōu)良品質(zhì)的穩(wěn)定性。
(2)關(guān)鍵部件功能優(yōu)化
攝像模組的成像過程是將光信號數(shù)字化的過程。 對攝像模組影響最重要的關(guān)鍵部件
包括:鏡頭、傳感器和圖像處理芯片。
鏡頭:是指由不同的透鏡經(jīng)系統(tǒng)組合而成的整體,是攝像模組的重要組成部分,對成像效果起著很至關(guān)重要的作用。鏡頭主要決定畫面清晰度(畫面清透度、光線、遠(yuǎn)近景) 、圖像顯示范圍,同時影響硬件支持的最高像素。其中鏡片又分玻璃和塑膠兩種材質(zhì),玻璃材質(zhì)鏡片透光和成像效果好,但成本較高,鍍膜后的玻璃材質(zhì)鏡片效果更好;塑膠材質(zhì)鏡片抗震較好、成本低、適合量產(chǎn),但透光和成像稍遜色于玻璃材質(zhì)。透鏡越多,相對成像效果會更出色,但相應(yīng)成本和厚度會增加。目前攝像模組基本采用塑膠材質(zhì)鏡片作為鏡頭材質(zhì)。
傳感器:是攝像模組的核心模塊,相當(dāng)于傳統(tǒng)相機(jī)的“膠卷”,將光線轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。CMOS 與 CCD傳感器是當(dāng)前兩種主流影像傳感器。隨著技術(shù)成熟進(jìn)步,曾經(jīng)占據(jù)主流之位的 CCD已經(jīng)被 CMOS取代。CMOS憑借低成本、設(shè)計簡單以及尺寸小功耗等特性逐漸成為主流, 尤其是背照式 CMOS 傳感器的出現(xiàn)加快了這一進(jìn)程。 背照式 CMOS傳感器最大的優(yōu)化之處在于改變了元件內(nèi)部結(jié)構(gòu),顯著提高了光的效能,大大改善低光照條件下的拍攝效果。目前高像素等高端傳感器多使用CMOS 傳感器,而 CCD傳感器則多用在低端攝像模塊中。
馬達(dá):即音圈馬達(dá),其原理與揚(yáng)聲器類似,結(jié)構(gòu)由磁石、線圈、上下簧片、上下墊片、外殼、載體、底座構(gòu)成,是攝像模組中使成像清晰不可獲缺的部件。攝像模組馬達(dá)的主要分為自動對焦馬達(dá)和變焦馬達(dá)。自動對焦是通過微距離移動整個鏡頭(而不是鏡頭內(nèi)的鏡片的位置) ,控制鏡頭焦距的長短,從而實現(xiàn)影像的清晰;光學(xué)變焦是通過移動鏡頭內(nèi)部鏡片來改變焦點的位置,改變鏡頭焦距的長短,并改變鏡頭視角的大小,從而實現(xiàn)影像的放大與縮小。目前,光學(xué)變焦鏡頭已克服厚重的外觀類型開始逐漸搭載于輕薄化的智能手機(jī)。
處理芯片: 是攝像模組中重要的組成部分, 對傳感器傳送過來的數(shù)字信號進(jìn)行優(yōu)化,轉(zhuǎn)化為圖像格式并通過接口傳輸給存儲或顯示設(shè)備并刷新傳感器。直接決定畫面品質(zhì)(如色彩飽和度、清晰度)與流暢度。目前,處理芯片基本都置于傳感器上,在攝像模組生產(chǎn)中較少單獨(dú)使用。
3、市場容量
智能終端輕薄化、高端化、個性化的用戶體驗不斷提升,為微型攝像模組的發(fā)展帶來持續(xù)、廣闊的市場需求空間。
(1)攝像模組行業(yè)產(chǎn)值及預(yù)測
根據(jù)智研科信咨詢發(fā)布的《2014-2019 年中國手機(jī)攝像頭市場運(yùn)營態(tài)勢與投資前景評估報告》 中數(shù)據(jù)顯示, 2011 年全球手機(jī)攝像頭需求規(guī)模為 29.6 億支, 2015 年達(dá)到 35.7億支。預(yù)計未來幾年,全球手機(jī)攝像頭需求增速將放緩,但仍將保持增長態(tài)勢,到2022年全球手機(jī)攝像頭需求規(guī)模將達(dá)到 47.3 億支。全球手機(jī)攝像頭市場規(guī)模及預(yù)測如下圖所示:
數(shù)據(jù)來源:智研科信咨詢
(2)攝像模組行業(yè)下游需求預(yù)測
受益于智能電子消費(fèi)品終端和車載攝像模組需求的日益增長, 目前攝像模組市場整體需求量持續(xù)放大。
①智能手機(jī)和平板電腦市場
智能手機(jī)和平板電腦等產(chǎn)品所處的智能電子消費(fèi)品終端市場對攝像模組帶來的驅(qū)動力主要來自三個方面:一是出貨量大幅增加,幾乎全部智能手機(jī)和平板電腦均內(nèi)置了拍照功能。根據(jù) WIND資訊統(tǒng)計數(shù)據(jù)整理,2015 年全球智能手機(jī)出貨量為 14.32 億部,平板電腦出貨量為 2.07 億部,巨大的智能手機(jī)和平板電腦市場為攝像模組行業(yè)帶來下游需求空間。二是微型攝像模組升級換代迅速,千萬級像素攝像模組的手機(jī)隨著技術(shù)革新及需求增長正逐步呈現(xiàn)上升趨勢,成為市場的主流。產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速為攝像模組制造商技術(shù)升級提供了發(fā)展空間。三是3G網(wǎng)絡(luò)的全面推廣使得視頻通話成為可能,隨著 4G網(wǎng)絡(luò)的逐漸推廣,雙攝像頭手機(jī)大量上市。因此,智能手機(jī)和平板電腦等下游產(chǎn)品的需求增長對攝像模組的需求有著至關(guān)重要的影響。
②汽車市場
車載攝像模組的使用目前只占整個攝像模組市場的一小部分, 但是中高端汽車都將車載攝像功能作為必備功能之一,汽車市場的不斷發(fā)展,為微型攝像模組廠商帶來較大市場需求空間。從汽車行業(yè)發(fā)展情況來看,輔助駕駛、自動駕駛、無人駕駛等功能升級是用戶體驗的必然要求和行業(yè)未來發(fā)展趨勢。隨著無人車的研發(fā)及逐漸推廣,汽車駕駛智能輔助系統(tǒng)的滲透率將快速提高,而車載攝像模組作為無人車智能駕駛的基礎(chǔ),也將擁有巨大的市場容量及發(fā)展?jié)摿Α8鶕?jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示,2014 年全球汽車產(chǎn)量超過 8,750 萬輛,其中中小型家庭、商務(wù)用車占汽車總產(chǎn)量的近50%。假設(shè) 2020年全球汽車產(chǎn)量達(dá)到10,000 萬輛以上,則到 2020 年高級駕駛輔助系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的市場規(guī)模有望超過萬億。
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