Techinsights成像及傳感器年度觀察2019
劉延 于 2020.01.17 10:46:46 | 源自:soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:08.50/51

華為引領成像晶片軍備競賽,索尼憑借i-ToF取得勝利,事件驅動型視覺傳感器出現:三星、華為和蘋果正以比以前更強的勢頭,將成像相關的晶片推向其旗艦智能手機的相機中。年底了,我們分享一些觀察意見,以補充不斷提高的DXOMARK的智能手機相機測試成績,也說明智能手機相機系統的持續進化。

旗艦智能手機后置攝像頭

圖1顯示了近三年來,三星的Galaxy S和Note系列,華為的P和Mate系列以及蘋果的iPhone的后置攝像頭解析度和畫素間距趨勢。華為繼續積極推動更高解析度的傳感器,包括Mate 30 Pro中的雙4000萬畫素級傳感器。從產品計劃的角度來看,鑒于其年度產品發布的窗口很小,(更換圖像傳感器)對蘋果而言這是一項冒險的業務,尤其是與華為和三星每年兩次的旗艦版本形成了鮮明對比。我們看到了更多、更頻繁的新成像器和傳感器發布。華為,依其產品定位不同,在P和Mate系列產品中提供最多的相機組合選擇。

值得注意的是,在過去三年中,三個手機市場領導者的后置攝像頭中沒有一個使用亞微米級畫素傳感器。小米的最新的1億800萬畫素攝像頭采用了0.8 μm的單個畫素,在DXOMARK的排名中與華為并列第一(小米數據未包含在圖1中)。那么,什么是最好的?這三家市場領導品牌傾向于在其高階產品中使用較大的畫素,但除了基準測試之外,它的確取決于藝術和偏好。

  • 高解析度圖像傳感器的使用和多攝像頭趨勢的結合,導致前后智能手機攝像頭圖像傳感器晶圓尺寸和整體堆疊傳感器含量大大增加。圖2總結了三星,華為和Apple旗艦機中后置攝像頭的相對晶片面積趨勢。每個數據點代表不同手機后置攝像頭中CMOS圖像傳感器(CIS)的組合區域。這些都是堆疊式圖像傳感器,因此配套的圖像訊號處理器(ISP)晶片面積與圖像傳感器(CIS)晶片面積趨勢相同。請注意,三星數據三重堆疊成像器中使用的DRAM IC對晶片面積的貢獻未包含在此數據中。每個廠商的策略都是顯而易見的:華為在圖像傳感器硅含量軍備競賽中處于領先地位;蘋果公司采取了更為保守的方式,但仍取得了具有競爭力的基準分數。

  • 三星最新旗艦產品中的后置主攝,繼續采用其成功的三疊式快速讀出傳感器(FRS),并對CIS晶片結構進行了適度改進。蘋果的新款后置攝像頭的圖像傳感器,與上代產品結構類似,盡管主攝集成了全畫素雙核相位檢測自動對焦(PDAF),以補充現有的掩蔽PDAF解決方案,這代表了在同一畫素陣列上的雙核對焦和掩蔽畫素對焦的首次已知使用。由此可見,在小畫素傳感器中,增加專用雙核對焦畫素將成為來來趨勢。我們已經看到了遮掩,雙核對焦和2x1片上透鏡(OCL)方式的出現,但是采用畫素相位對焦仍然是一個相對較新的畫素選項,我們預計還會有更多方式(例如,索尼剛剛在IEDM 2019上展示了2x2 OCL的論文)。

    華為與索尼合作的Mate 30 Pro的雙4000萬畫素級攝像頭系統令人印象深刻。圖3顯示了首次在P30 Pro中亮相的IMX650,它具有1.0 μm畫素和RYYB“ Quad Bayer”濾色鏡陣列(CFA)。現在,與之配對的是全新的IMX608,IMX608首次使用了4x4畫素濾色鏡陣列,間距為4.48 μm。這種4x4 RGB Quad Bayer配置是我們從Sony看到的第三個Quad Bayer變體(另外兩個分別是傳統的2x2 RGB Quad Bayer和2x2 RYYB Quad Bayer)。IMX608的1.12 μm畫素集成了帶遮掩的對焦畫素。半掩蔽的畫素以藍綠色行布置,綠色替換濾鏡用于藍色通道中的掩蔽畫素。

  • 智能手機前置攝像頭

    圖4顯示了前三大智能手機廠商的前置攝像頭解析度和畫素間距趨勢。華為最近在其前置攝像頭中,采用了亞微米級畫素的高解析度2400萬和3200萬畫素傳感器。三星則更喜歡解析度較低的1000萬畫素的前置攝像頭,并且最近推出了世界上最小的1.22 μm畫素的全畫素雙核對焦傳感器。蘋果最近將其700萬畫素的前置攝像頭升級到了1200萬畫素(均采用拜耳RGB陣列的1.0 μm畫素)。

  • 旗艦手機的前置攝像頭傳感器面積趨勢(圖5)呈上升趨勢,盡管對于蘋果公司來說,增幅并不大。三星最新的手機裝備了前置雙攝,并將前置雙攝手機定義為最高階機型。華為的高畫素索尼傳感器使用,使得華為在前置攝像頭硅含量競賽中同樣也取得了領先地位。然而,這些亞微米畫素并沒有讓華為相機那樣成為領導者,除非采用前置雙攝,如華為nova 6 5G版(未在圖5傳感器晶片面積數據中)。三星在前置攝像頭中單個畫素尺寸最大,在前三大OEM旗艦中確實位居榜首。

  • 索尼i-ToF征服旗艦智能手機

    直接飛行時間(d-ToF)在手機中的使用歷史悠久,最早可追溯到意法半導體最初基于SPAD的距離傳感器,最近,AMS也采用了同樣方案。2018年,索尼的背照式間接ToF(i-ToF)解決方案首次應用于智能手機,并于2019年應用于華為和三星的旗艦機。可以說,陣列ToF的出現是今年智能手機成像/傳感的標志性事件。

    陣列ToF為智能手機實現了新功能,包括生物識別輔助、自動對焦、3D掃描、測距和測量等。目前,索尼在手機市場上主要的解決方案包括10微米畫素的180 x 240解析度,5微米畫素的480 x 640解析度兩種方案。我們預計到2020-21年,ToF將在前置和后置攝像頭上被廣泛采用,陣列ToF將會走向更高解析度。索尼的成功吸引了其他開發團隊的關注,我們預計在未來幾年內高解析度、小畫素尺寸ToF傳感器領域將迎來一場激戰。


    描述

    IMX316

    IMX516

    晶片面積

    4.03 mm x 4.70 mm (18.9 mm2)

    4.85 mm x 5.11 mm (24.8 mm2)

    解析度

    180 x 240

    480 x 640

    畫素尺寸

    10 μm

    5 μm

    采用機型

    Oppo R17 Pro (后置攝像頭),
    Huawei P30 Pro (后置攝像頭),
    Huawei Mate 30 Pro (后置攝像頭)

    Samsung Galaxy Note10+ 5G (前置攝像頭),
    Huawei Mate 30 Pro (前置攝像頭)

    留心:事件驅動型視覺傳感器

    我們雖期待著結束一年工作后的假期,但也有些失落,因為要暫別分析三星第三代動態視覺傳感器(DVS)。三星正推廣其家庭監控解決方案,這種方案既能提供安全性,同時也能維護用戶隱私。DVS輸出顯示運動/邊緣數據的視訊流,而不是傳統的圖像流。三星這塊傳感器為S5K231YX,采用背照式設計,裸片尺寸為5.85 mm x 8.02 mm(47 平方毫米),解析度為640 x 480,畫素間距為9.0 μm。圖7顯示了我們正在進行的工作的多晶硅管芯照片。

    三星此前曾在ISSCC 2017和最近的IEDM 2019上介紹過DVS。我們也期待ISSCC 2020中,索尼和PROPHESEE的DVS解決方案展示(采用背照式1280 x 720解析度傳感器)。

    對于TechInsights的成像和傳感專家和分析師來說,2019年是繁忙的一年。身在局中讓我們專注于進一步的深溝槽隔離(DTI)開發,先進的小畫素對焦系統,堆疊式傳感器和晶片間互連,先進ISP,優化的濾鏡陣列和光學堆棧,高動態范圍的(HDR)汽車成像儀,當然還有ToF。我們期待著更多的背照式全局快門產品的分析,高解析度和亞微米級畫素的持續開發,增強型近紅外(NIR)傳感器以及向非硅檢測器的推動。在制定2020年分析路線圖時,我們將著重于顛覆性的技術,并將添加到技術分析庫中。

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    110.053.234.***
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    發表于2020.02.03 18:16:15
    21
    001.080.104.***
    001.080.104.***
    發表于2020.01.31 12:13:51
    20
    121.204.***.***
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    寫得真實不怎么樣!還不如來個簡單的表格更實在!數據又沒一點數據!機型型號也全都沒有!
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    發表于2020.01.24 16:33:26
    19
    113.096.219.***
    113.096.219.***
    發表于2020.01.24 05:08:51
    18
    114.088.***.***
    114.088.***.***
    稍微加工一下吧,專業名詞和語句都不太通啊。
    發表于2020.01.23 10:55:30
    17
    049.075.046.***
    049.075.046.***
    發表于2020.01.20 18:23:30
    16
    發表于2020.01.19 15:01:29
    15
    這是在用人類語言寫的文章嗎?
    此帖使用MAC提交
    發表于2020.01.18 15:36:02
    14
    116.009.***.***
    116.009.***.***
    所以家長要做的就是買買買
    此帖使用iPhone提交
    發表于2020.01.18 09:39:38
    13
    03

    此帖使用Win10提交
    發表于2020.01.17 20:37:37
    12
    03

    此帖使用VIVO NEX S提交
    發表于2020.01.17 19:39:56
    11
    03

    此帖使用Win10提交
    發表于2020.01.17 17:45:52
    9
    03
    由熱心網友[咕咕]提供翻譯
    此帖使用Win10提交
    發表于2020.01.17 15:48:22
    8
    117.176.***.***
    117.176.***.***
    看一個手機廠商的拍照技術,不在于它向索尼三星買了多高階的cmos,而在于自己系統的優化校調功底,比如蘋果一直采用那顆祖傳的1200萬傳感器,多年未升級,卻每年的新機畫質都不落下風。三星旗艦也常年采用1200萬cmos,畫質卻能秒殺一眾國產6000萬畫素新機。而華為旗艦采用索尼最高階的大尺寸4000萬cmos,為什么畫質也沒有和三星小底1200萬旗艦拉開差距?甚至在白天三星畫質占優。買傳感器誰不會?優化得好才是真功夫。當然,除非自己能獨立研發傳感器,比如索尼,自己手機優化得好不好都無所謂了。總結起來,三星會研發也會優化,蘋果不會研發但會優化,索尼會研發卻不會優化,后面的就不提了,反正有錢有市場,買就是了,索尼還能不供貨?只要會吹牛,宇宙第一都是你的。
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    發表于2020.01.17 15:31:09
    7
    036.027.***.***
    036.027.***.***
    RYYB的傳感器才感覺是真的方向錯了,再怎么調出來的照片顏色都是不對的
    發表于2020.01.17 14:42:23
    6
    03
    (順手試試新EDGE顯示啥
    此帖使用Win10提交
    發表于2020.01.17 14:41:38
    5
    223.104.021.***
    223.104.021.***
    發表于2020.01.17 13:52:30
    4
    113.096.***.***
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