影像+测结束的年中亮点

华为商机成像芯片领域的军备竞赛,索尼胜大与I-TOF,事件驱动的视觉传感器的出现

发布时间:2019年12月18日
合着者:雷方丹,高级技术分析师

三星,华为和苹果继续推动更多的成像相关的硅到他们的旗舰级智能手机的相机比以往任何时候。在这一年收出,这是值得分享我们的一些意见,以补充DXOMARK的智能手机摄像头基准测试得分,其揭示的智能手机摄像头系统性能的持续逐渐演变。

后置旗舰智能手机相机

图1所示为三星Galaxy S的摄像头分辨率和像素间距和注系列,华为的P和伴侣系列后置,以及苹果公司的iPhone手机的三年趋势。华为继续积极推动更高分辨率的传感器,包括伴侣30 Pro的双40个MP级传感器。从产品规划的角度来看,它是苹果冒险的事,给予其每年发布的产品的小窗口。这是由华为和三星的两倍,每一年的旗舰版本中,我们确实看到了新的领域,传感器更频繁推出了对比。华为历来提供最拍照选项在其分层P和伴侣系列变种。

值得注意的是,在过去的三年里,没有这三个领导人后置成像器使用了亚微米像素。小米的新108 MP相机功能为0.8μm产生像素,并且并列与华为第一名DXOMARK的排名(不包括在图1小米数据)。那么,什么是最好的?领导人赞成在他们的高端产品更大的像素,但标杆之外,它归结为艺术和个人喜好的讨论。

前3智能手机原始设备制造商,旗舰级智能手机后置摄像头的分辨率和点距趋势,二○一七年至2019年

图1.前3智能手机原始设备制造商,旗舰级智能手机后置摄像头的分辨率和点距趋势,2017至2019年

高分辨率成像仪的使用,加上多摄像头的趋势,已经导致成像仪模尺寸和整体堆叠成像仪内容在智能手机的前后摄像头的大幅增加。图2总结了三星、华为和苹果旗舰手机的后置堆叠成像仪的相对模区趋势(完整的分析/数据在图像传感器订阅)。每个数据点代表每个手机的后置CMOS图像传感器(CIS)的组合区域。这些都是堆叠的芯片成像仪,因此配套的图像信号处理器(ISP)模区与CIS模区趋势是一致的。值得注意的是,在三星的三重堆叠成像仪中使用的DRAM芯片的模区贡献不包括在这个数据中。每个OEM的战略都很明显:华为在imager Si军备竞赛中处于领先地位,而苹果最近采取了一种更为保守的方式,但仍能取得具有竞争力的基准分数。

后视成像芯片、精选2017-2019旗舰智能手机和DXOMARK智能手机后视摄像头基准相对组合模区

图2所示。后视成像芯片、精选2017-2019旗舰智能手机和DXOMARK智能手机后视摄像头基准相对组合模区

三星近期主后置摄像头继续采用其成功的三重堆叠快速读出传感器(FRS)与适度改善独联体模具结构。类似地,苹果的新的后置成像器设有CIS结构媲美2018的iPhone,虽然广角相机传感器现在并入双PD相位检测自动对焦(PDAF)补充现任掩蔽PDAF溶液。这代表了第一已知使用双PD和部署在同一个有源像素阵列上掩蔽PD的。一个容易预测的趋势是小像素成像仪,它能够实现越来越多地使用专业PDAF像素。We have documented the emergence of masked, dual PD and 2x1 on-chip lens (OCL) approaches, but PDAF is still a relatively new pixel option and we expect more to come (e.g., Sony has just presented a 2x2 OCL paper at IEDM 2019).

华为与索尼合作,并在伴侣30临用它的双40万像素摄像头系统印象深刻。图3示出了IMX650在P30临第一次使用,以其为1.0μm像素和RYYB“四拜耳”彩色滤光片阵列(CFA)。它现在搭配新IMX608,其特点在第一次使用每4.48微米间距CFA的4×4像素。这种4×4四RGB拜耳配置是第三四拜耳变体,我们从索尼看到(是的其他常规的2×2四RGB拜耳和2x2 RYYB四拜耳)。该IMX608的1.12微米产生像素合并掩盖PDAF。半掩蔽像素与用于通过掩蔽像素在蓝色通道绿色置换过滤器部署在蓝绿色行。

索尼IMX650 RYYB“四拜耳” 1.0微米的像素,蒙面PDAF

索尼IMX650 RYYB“四拜耳” 1.0微米的像素,蒙面PDAF

后视成像芯片、精选2017-2019旗舰智能手机和DXOMARK智能手机后视摄像头基准相对组合模区

索尼IMX608的4x4 RGB四拜耳1.12微米像素,蒙面PDAF

图3华为伴侣30 Pro的后置40万场像素摄像机成像仪

智能手机自拍相机

图的顶部3的OEM 4示出了前置成像器的分辨率和象素间距的趋势。华为最近采用高分辨率具有亚微米像素24个MP和32 MP传感器在它的自拍照相机。三星更喜欢较低分辨率10个MP的自拍相机和最近推出世界上最小的双PD PDAF在1.22微米的像素生成。苹果公司最近升级了其7个MP的自拍摄像头,12万像素(所有最近使用1.0微米的像素生成与拜耳RGB CFA了)。

前3智能手机原始设备制造商,旗舰级智能手机前置摄像头分辨率和点距趋势,2017年至2019年

图4.前3智能手机原始设备制造商,旗舰级智能手机前置摄像头分辨率和点距趋势,二零一七年至2019年

主打前置摄像头顺裸片面积的趋势(图5)是向上的,虽然对于苹果它是适度增加。三星最近部署了双摄像头的自拍,推靠近顶部的位置。华为采用高解析度成像索尼有它领先的前置摄像硅比赛,作为后置摄像头的舞台。这就是说,这些亚微米像素不购买华为当与第二相机合作,如在华为新星6 5G除了一个领导位置(未包括在图5中的管芯面积的数据)。三星在其自拍的相机使用最大像素并没有占据榜首跻身前3 OEM的旗舰。

前置成像芯片,选择旗舰智能手机2017至19年和DXOMARK智能手机自拍相机基准的相对合成芯片面积

前置成像芯片的图5相结合的管芯面积,选择旗舰智能手机2017至2019年和DXOMARK智能手机自拍相机基准

索尼我-TOF捞饭旗舰智能手机

直时间飞行(d-TOF)具有相对长的手机将会在有竞争力的解决方案返回到意法半导体的基于原SPAD的接近传感器,以及最近使用的历史AMS。索尼的背光间接ToF (i-ToF)解决方案于2018年首次用于智能手机,并于2019年进入华为和三星的旗舰店。ToF阵列的出现可以说是今年智能手机成像/传感的重大事件。

阵列的ToF使新的智能手机功能,包括生物测定学的辅助,自动对焦,3D扫描,测距和测量等在这一刻,索尼公司的成功的解决方案提供了180×240的分辨率与10个微米像素,并用5个微米的像素480 * 640的分辨率。我们预计2020-21要实现广泛采用的飞行时间,既为rear-和前置应用,以及更高的分辨率阵列飞行时间的持续的趋势。索尼的成功吸引了其他开发团队的重视和我们预计的最高分辨率的战斗,飞行时间在未来几年内的传感器最小像素。

IMX316 IMX516
描述 IMX316 IMX516
芯片尺寸 4.03毫米X4.70毫米(18.9毫米2 4.85毫米X5.11毫米(24.8毫米2
解析度 180×240 480 * 640
点间距 10微米 5微米
著名的设计取胜 辰R17临(后置),
华为P30临(后面对),
华为伴侣30临(后面对)
三星Galaxy注10 + 5G(后置),
华为伴侣30临(前置)

图6所示。索尼背光i-ToF概述

关注:事件驱动的视觉传感器

我们期待着年终假期的到来,但也有点遗憾的是,我们暂时不得不离开正在进行的三星第三代动态视觉传感器(DVS)分析。三星宣传其家庭监控解决方案,称其提供了安全保障,同时维护了用户隐私。DVS输出显示运动/边缘数据的视频流,而不是传统的图像流。背面照明的S5K231YX的模具尺寸为5.85 mm x8.02 mm (47 mm2),分辨率为640 x 480,分辨率为9.0×m。图7显示了我们正在进行的多晶硅模的照片。

三星S5K231YX动态视觉传感器(DVS)多晶硅模具照片

图7三星S5K231YX动态视觉传感器(DVS)多晶硅模具照片

三星此前提出的DVS工作在ISSCC 2017年和最近在IEDM 2019年我们在ISSCC 2020年,其中索尼和PROPHESEE将共同存在的DVS解决方案上的背照式1280×720分辨率的传感器(工作会期待二月披露)。

2019一直是忙碌的一年TechInsights的成像和传感专家和分析师。在游戏中的游戏有我们专注于进一步深沟槽隔离(DTI)的发展,高级小像素PDAF系统,在堆叠芯片成像器和芯片至芯片互连,先进的互联网服务供应商,优化的CFA和光学堆叠演进,高动态范围(HDR)汽车领域当然飞行时间的和。我们期待着更多的背照式全局快门的产品来分析,继续高分辨率和亚微米像素发展,增强型近红外(NIR)传感器,并推向非硅探测器。当我们开发我们的2020点路线图的分析,我们有几个颠覆性的技术活动的视线,并很高兴能继续加入到我们的技术分析的内容库。

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