作者：鍾慶宇
前言：
受惠於手機相機模組功能性大幅提升以及體積大幅縮小的影響，使得具相機功能之手機滲透率快速提升，研究機構多預估，具備相機功能之手機在2004年滲透率將提高至26%；雖然上述數字已是可觀的成長率，但由廠商的角度來看，實際的數字可能會遠超過研究機構的預估。
內文：
產業快速成長的狀態，必將吸引資金與技術朝向這個領域發展。由於手機相機模組仍屬於新興產品，其中的機構設計概念以及所衍生出的營運模式都處在不甚穩定的基礎上，但這也同時顯示了各相關廠商仍存在相當大的機會與風險，如何搭上產業成長的順風車，必須同時掌握技術與消費特性的脈動。
手機相機出貨量快速成長
由於彩色面板的普及化在2004年將超過50%以上，使得手機相機的發展空間有了一定的基礎。綜合各大機構預估，2004年全球手機出貨量可達5億支以上，其中具相機功能之手機出貨量比重可達26%，而根據相關廠商的說法，實際的數字可能會遠超過研究機構的預估，因此手機相機出貨量成長相當快速。而手機相機所具備的感測元件畫素亦不斷在進步當中，由下圖可知，2002年以前以10萬畫素的產品為主流，2003~2004年手機相機以30萬畫素的VGA等級產品居主流地位(圖一)，2004年下半年1.3M的產品才會上市，2005年之後才會成為主流。
圖一 手機相機出貨量
Sensor佔成本比重增加
在解析度愈高的手機相機模組中，Sensor以及Lens的成本有增加的趨勢，主要的原因為高解析度的產品使Sensor的功能更加強大，或需要更先進的製程，因此成本將提高(圖二)。另外，伴隨高解析度畫面而來的大量資訊，所需後段的訊號處理更加複雜，也會增加晶片的功能及整合的難度。當Sensor的解析度增加，以及高階產品所伴隨的新式對焦系統，將使鏡片的解析度以及片數增加而讓成本上升。後段組裝的附加價值不高，因此佔成本比重逐漸下滑。
圖二 手機相機成本比重
資料來源:拓墣產業研究所/2004.03.11
全球Sensor廠競爭激烈
以全球Sensor廠的變遷來看，2002年CCD元件廠主要由日本廠商主導，CMOS則是全球大廠廝殺的戰場。2003年之後，若干日本大廠紛紛棄CMOS而投入CCD的行列，主要是看好CCD在高畫素手機產品上的競爭力，但還是有日本廠商持續或是同時發展CMOS產品。預估2004年韓國廠商有可能會進入CCD的生產行列，而CMOS方面，則仍然處於高度競爭的狀態。
圖三 全球Sensor廠競爭變遷圖
感測元件技術進步
雖然CCD及CMOS各有其優缺點，但在各大廠的努力之下，已較其原始設計有了長足的進步，在降低耗電量以及提高感度方面，有了顯著的突破。
在CMOS部份，其微小化的問題還可以從製程以及晶圓生產的角度來著手，在製程微小化的趨勢中，CMOS並非全無機會。但除了微小化外，CMOS需要改善的重點還包括了固定式的雜訊、隨機雜訊、暗電流(dark current)以及電路雜訊的消除等。全球CMOS大廠Omnivision新期將發表4T CMOS，其解析度較過去產品提高6倍，表現可超越CCD產品。不過這個產品仍需視其畫質表現以及尺寸微小化的成果，才能決定是否可為消費者或模組廠所接受。
至於CCD方面的努力則主要在降低耗電量方面。三洋使用圖框轉送(Frame Transform，FT)的技術，對降低耗電量有利，但感度不夠好。Sharp採用FT和IT(行間寫入轉送，Interline Transform)的混合方式，稱為FIT，其特色是兼具FT和IT的優點，但過去FIT大都使用在專業級的攝影機上，使用在消費性產品還是第一次，成本自然比較高。
無線傳輸費用有待降低
以目前中華電信的傳輸費來計算，傳送圖片檔案的費用如下。由表中可知，目前傳輸費用相當昂貴，在傳輸費用尚未大幅下降之前，高畫素的手機相機所拍得的畫面，大多僅能儲存在手機當中，或直接傳統到電腦中。費用下降之後，無線的傳輸才可能大量盛行。
表一 檔案傳送的費用表
台灣廠商投入手機相機模組概況
目前台灣投入手機相機模組廠商如(表二):
表二 台灣投入手機相機模組廠商
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類別 |
投入廠商 |
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晶圓代工 |
台積電 聯電 |
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Sensor設計 |
CMOS Sensor:銳相 原相 泰視 宜霖 敦南 菱光 |
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IC設計 |
凌陽 松瀚 華邦 華晶 曜鵬 兆宏 |
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鏡片鏡頭 |
大立光 亞光 今國光 保勝 一品 綠點 美錡 |
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封裝測試 |
封裝:矽格 勝開 典範 精材 沛晶 泛太 美錡
測試:京元 矽格 華鴻 沛晶 宏宇 |
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相關零組件 |
IR CUT:碧悠 晶極
MLCC 0402NP0:國巨 華新科 |
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系統組裝 |
致伸 群光 光寶 敦南 普立爾 佳能 天瀚 華晶 明基 亞光 敦南 美錡 |
手機相機模組成本最高的部份在於感測元件IC以及鏡頭組，接下來才是模組組裝。由於各段製程附加價值不同，因此所能獲得的商機亦有所差別。
台灣個別CMOS影像感測器廠商的市佔率都還不高，其中1996年成立的宜霖是最早開發出百萬畫素等級的廠商，但是對往高畫素的發展持保留態度，積極開發全幅式（Frame Mode）曝光技術，解決動態拍攝的問題以增加影像感測器的附加功能。原相的主力在各項光學滑鼠感測器，有機會以20%左右的市佔率挑戰Agilent獨佔地位。堅強的類比訊號研發團隊是原相最大的優勢之一。
銳相在1999年直接切入VGA等級市場，目前DSC用330萬畫素CMOS感測元件已量產出貨給台灣客戶，是台灣產業往高畫素等級發展的指標，在相機手機方面，CIF級CMOS模組已在2003年3月量產出貨給日本客戶，130萬CMOS Image Sensor，03年上半年開始與2家日本CMOS鏡頭模組商合作，已完成各項驗證工作，並自04年3、4開始小量交貨。而 Camera Phone用200萬畫素CMOS Image Sensor，將在第二季推出樣本，供日本模組客戶導入設計。
對於台灣廠商而言，由於台灣的半導體產業發展成熟，CMOS具有很大的成長機會，但現階段卻存在後段封裝良率過低的問題，因而使的整體供應鏈並不順暢。
全球CMOS Image Sensor市佔率達30%以上的Omnivision在台積電下單，目前單月約500萬顆的水準，折合約為每月至少1萬片8吋晶圓約當量，排名台積電第五名客戶。130萬畫素Camera Phone用CMOS Image Sensor（型號OV9640），下半年8吋晶圓出貨有機會達到單月約3萬片。目前在聯電投片的CMOS Image Sensor業者則包括銳相、原相等。
目前台灣IC設計業者進軍Camera Phone後段控制晶片，以凌陽、華邦與耀鵬為首，單月出貨量已攀升到10萬顆以上。凌陽主力客戶在摩托羅拉（Motorola）與部分大陸貼牌手機業者；華邦在獲得摩托羅拉E365大單後，包括西門子（Siemens）、大霸亦小量出貨；至於耀鵬2004年初獲得台灣手機廠華寶導入設計，預計2004年上半可以量產交貨。
現階段台灣Camera Phone後段控制晶片出貨量最大的凌陽，接獲內建式百萬像素新代工訂單，客戶Alcatel已完成產品開發階段，最快2004年第二季大量交貨，凌陽內部預估，百萬像素Camera phone晶片出貨量在下半年將超過35萬像素。包括Nokia、西門子等歐系手機大廠，亦在凌陽接觸範圍內，在CMOS感測器搭配上，將以豪威（OmniVision；OV）為主力。因此凌陽在Camera Phone後段控制IC產品開發上，將先以整合MPEG4編解碼功能為主，同時搭配CMOS感測器產品開發進度提升到210萬像素，預計2004年底可以推出210萬像素後段控制IC。
由於Sensor具備光學與線性訊號的特性，必須透過上下游整合以累積經驗的方式，才能在良率上進一步獲得提升。目前Sensor半導體製程良率約達8成、後段封裝良率也達8成，不過影像模組部分良率卻僅達6成，因此仍有改善空間。
目前有愈來愈多整合元件廠（IDM）進入CMOS Sensor，以及為了提升影像模組的良率， Omnivision與台積電合作成立後段封裝廠采鈺科技，這種無晶圓設計公司與晶圓代工業者各自選邊站、進行上下游合作的方式，未來將會愈來愈多。在聯電投片的Sensor業者如銳相、原相等，未來是否會與聯電在CMOS Image Sensor封裝測試上進一步合作，相當值得注意。此外，過去台灣影像感測器專業封裝測試廠商規模小，投資金額亦有限，生產良率有待提升，造成國外IDM大廠不會將封裝業務外包到這些廠商身上。但近來日月光及精材科技等新廠商加入，矽品亦有意進軍，已使得原來的情況有所轉變。
精材科技為台灣首家將晶圓封裝技術應用在影像感測器上的封裝廠，從客戶端估計，2004年市場需求將較2003年成長1倍以上，精材目前主力客戶、股東，正是全球最大CMOS影像感測器IC設計業者OmniVision。精材在封裝技術上，並不採行現今市場主流的CLCC與PLCC，而是透過向以色列Shellcase，以技術授權方式，引進該公司的晶圓級封裝（Wafer Level Chip Sized Packaging），封裝切割後的尺寸規模與裸晶相近，屬CSP等級，符合手機等攜帶式電子產品強調零組件縮小化的訴求，加上不需使用載板等封裝材料，因此也具備低價優勢。
鏡頭模組方面，不論是鏡片生產或是鏡頭、模組組裝，亞光、大立、今國等廠商均積極擴充生產線。以大立而言，手機相機鏡頭需求持續強勁，2月佔營收比重開始領先數位相機鏡頭，佔營收比重達35％，出貨量突破200萬套，未來仍持續成長，2004年出貨目標在3000萬套以上。由於下半年將推出1.3M的產品，其中有可能會搭配玻璃鏡片，將以外購為主，目前沒有自行生產的計畫。
以亞光而言，03年月出貨量約20~30萬套，04年3月出貨目標達150萬套，6月份目標更高達500萬套。因此預估全年出貨目標可達4，000萬套，出貨的形式以鏡片組為主，模組產品比重較少。亞光在合併台灣理光之後，兼具塑膠及玻璃鏡片生產能力，在百萬畫素以上的產品也不致缺席。今國手機相機模組，也將在2004年的第二季開始量產，目前已經開始試產2款手機相機模組，包括2P（2片塑膠鏡片）的VGA鏡頭以及1G2P（1片玻璃鏡片，2片塑膠鏡片）的130萬畫素鏡頭。至於準備已久的非球面玻璃模造鏡片，將在2004年下半年開始量產，2004年的生產目標為300萬片非球面模造玻璃。
手機相機市場需求持續起飛，數位相機與影像週邊廠商如普立爾、群光及致伸紛紛介入手機相機模組市場。普立爾表示2003年出貨量約400萬套，04年至少出貨1,500萬套。致伸03年兼經營外掛式與內建式，全年出貨量約400萬套，預計04年出貨目標為600萬套。群光在03年下半年開始介入手機相機模組，04年將是成長爆發期。
本文由光電科技提供
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