格科赵立新：国产感光芯片的发展方向

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    中国手机厂商期待已久的国产5M BSI sensor终于就要批量上市了，这对中国手机产业链是一个好消息，一个重要的里程碑事件。因为只有中国IC厂商的5M产品出来，才会驱动欧美日5M，8M和13M的产品快速降价，同时格科将地平线往上抬，推动这些欧美日厂商往更高摄像技术演进，以拉开与中国厂商的差距。所以，无论从哪个角度来说，此次格科微电子带头推出5M BSI的sensor，对中国手机产业都是一个重要好消息。本刊首席分析师孙昌旭特针对此事件、未来摄像产业的格局、以及最新的几个热门技术趋势，记者独家采访了格科微创始人、CEO赵立新。

Q：据悉格科微电子已实现5M BSI sensor的量产，这是一个里程碑的进步，您能不能分析一下未来全球摄像Sensor的供应链格局？
Z：首先我要解释的是，对于手机摄像sensor产业来说，做出什么样的分辨率不是难点，关键是要将像素尺寸（pixel size）做小，因为手机需要轻薄。一般来说，我们用像素尺寸来划分摄像Sensor的技术层次：2.2um以上工艺一般用于VGA、PC HD等Sensor，这一块低端市场技术已没有太多含量，只剩下服务，但出货量巨大，国内约为60-70KK/月，sensor单价在0.2-0.5美元，这一市场格科在全球拥有话语权。 2.2-1.75um，这一尺寸工艺主要用来做2M和HD，其中2M既可以做成FSI也可以是BSI，目前的出货量也非常大，约为15KK/月，Sensor单价低于1美元，格科在此领域也比较有优势； 另一个就是1.75um以下的像素尺寸，目前主要是1.4um，这一尺寸可以用来做5M和8M Sensor，5M中国市场规模大约8-10KK/月，8M规模为2-3KK/月，并且目前后段工艺主要是用BSI，这一阵营目前主要是OV、索尼、三星和Aptina（美光）等厂商；再往高端走是1.12um尺寸，用于12M以上Sensor，这一阵营索尼是绝对老大，OV也是主流厂商。 今天，我们比较高兴的是，我们已进入1.4um俱乐部，已小批量生产出5M BSI摄像Sensor，由于BSI后段厂商的配合，良率也可以达90%以上，这令我们很欣慰。在这一像素尺寸下，下半年可出8M Sensor。可以说5M和8M几乎会是同时出来。

Q：这一成功是否表示格科要在5M/8M市场掀起浪潮？你们5M BSI的产品什么时候会进入市场？什么时候进入品牌厂商？
Z：我们现在才刚刚小批量产，要将5M BSI产品性能跑完善，至少还需要1-2年的时间，我们会先从中小客户开始提供服务，希望明年进入大客户。电子产品的完善都需要时间，我们当初1.75um 的2M sensor做了三年才做得很完善，我认为5M产品完善也需要时间。这里涉及很多性能的提升，不仅仅是良率。BSI的后段良率在台湾晶圆厂商的配合下，已可达到量产良率90%以上，但是前段工艺是我们自己的，我们要在灵敏度、噪声和颜色串扰等多个指标上进行完善。

Q：格科的5M Sensor会采用CSP还是COB封装？因为目前格科的模组客户基本是以中低端的CSP封装为主，这会不会影响格科5M产品的推厂？
Z：对于CSP与COB，大家有一个误区。其实，对于我们Sensor公司来说，做COB封装更简单，它是将难题扔给了模组厂商，所以，我们可以提供CSP封装，也可以提供COB封装，要看客户的需求。 关于两者的比较，COB确实耐热性能和可靠性比CSP要高，但是由于上面少了一层玻璃，对工厂的洁净度要求非常高，对工人的要求也高，所以良率低难提升，并且，COB的产能只能线性爬坡，并且需要客户有很好的预测来配合。而CSP也正是由于上面多了一层玻璃，对模组厂商来说后段加工非常简单方便，产能可以迅速拉升。我们都知道，中国市场是一个预测非常差的市场，急单是常态，所以，从这个意义上来说，CSP工艺更适合中国市场。 但是CSP有两个天生的缺陷：一是多了一层玻璃，很难做到玻璃上面没有尘粒。业界花了近十年时间企图将这层玻璃去掉，都失败了。二是可靠性有天生的缺陷，对温度的热胀冷缩有影响。不过，近年来由于采用了TSV和激光打孔等技术，CSP的性能改进很大，据我们的数据，比前几年提升了三倍。 具体的拿5M和8M来说，做CSP会更难，原因是中间有空腔会导致硅片断裂，所以现在主流的Sensor厂商提供的5M与8M都是COB封装。不过，正如我所述，COB的产能不能急速提升，不适合中国预测较差的市场。所以，我们会立足改良CSP，让客户能用CSP生产优质的5M摄像模组。很多中国手机方案公司，同时设计十多款手机，可能只有一款“开胡”，并且他的客户要求马上出货，赚钱的机会就一瞬间，供应链跟不上就完了。所以，我们还是希望改良CSP，让客户5M的摄像模组产能具有更大的弹性。当然，我们也可提供COB封装的产品给客户。我们预计5M CSP Sensor的售价会在1.8-2美元；COB售价约1.4-1.6美元。
   
Q：另外，您如何看待先一代的技术，比如阵列相机、WLC封装以及HTC One采用的大感光技术？
Z：Wafer lever lens，是指在硅片上做镜头，将它粘在玻璃上面，这要牺牲镜头制造的灵活性，同进，做成非球面镜头，也会影响摄像的性能，并且，它只能做成定焦的。而我认为每一次摄像技术的革新，都是以性能取胜的，所以我个人不是很看好它。WLC主要是可以解决尺寸和散热的问题，价格还很高。 关于阵列相机，我认为也有难度，不是很看好。它是指将多个镜头和Sensor抓取的图像合成一幅图像。将几个质量差的图片能否拼成一个高质量的图片，其实是有难度的，为何不去直接做一个高质量的图片呢？我是一个生产型思维的人，阵列相机的精度、良率都可能有问题，我觉得这个东西很难制造。可能是我比较保守的原因吧。 对于单个像素的大感光面积，主要是多个像素共享一个读出电路。以前是两个像素共享一个读出电路、到四个像素共享一个读出电路，最新的有8个像素共享一个读出电路，这样感光面积会大一些，但也带来电路的复杂度。最大的问题是像素面积变大，摄像模组变大，所以采用大像素尺寸时只有选择更低分辨率，比如HTC ONE就是采用了2um像素尺寸配4M Sensor，以我的理解这个效果肯定好，因为噪声性能更好，所以颜色鲜艳，图像有层次感。难题是对于厂商来说，零售时要说服消费者4M比8M Sensor好是一个很大的挑战。

Q：那你认为减小手机摄像模组尺寸的新兴技术创新有哪些？
Z：关于减小摄像模组尺寸的问题，全球的技术精英已在此方向上努力至少十年了，比如关于VCM，至少也有十多种替代方式曾提出过，但最后，还是认为VCM是目前来说最合适的技术，仍无法替代。 所以，对于做薄的努力方向，还是如我开始讲的那样，业界致力于将像素尺寸做小，从1.4um做到1.12um，并配合ISP处理器的3D去噪等功能，将小像素的性能提升，在ISP上做很多的事情，这是主流方向。3D去噪功能已在一些高端的监控市场采用了，指在空间两维的基础上再加上时间对每帧图像的处理，但在手机市场还没有采用，这个成本非常高，功耗也较高。另外，也可以通过RGB颜色的互补技术来提升性能，这个是比较容易做的。所以，我认为从数字技术上进行改良是近期比较容易实现的。

Q：另一个关于手机摄像技术的话题是高帧率、高清摄像头正在被越来越关注，听闻Leap Motion的帧率达到270帧，您怎么看等这个趋势？
A：我们的5M Sensor可以做到25帧，也可以做到1080P 30帧率。不过，我认为手机上首先要解决的还是图像品质问题，由于手机镜头的通光亮太小，手机必须找到合适的角度和环境才可以做摄录，在很多光线条件下都做不到15帧以上，如果硬是要在不好的条件下提高帧率，信噪比就会很差。所以，很多时候，手机会是降帧率拍摄的，要不拍下来的视频中人会很丑，通常调到12帧拍出的视频更漂亮。Sensor比拼的设计水平是谁能在同样的环境下，将信噪比做好后，再将帧率能提高一帧。其实，人眼在22帧以上是没有感觉差异了，所以，一般的调试在20帧就很好了。 对于60帧的摄像头来说，我认为噱头的意义大过实际意义。因为如上面所述，手机通光小，跑这么高的帧率没有意义。不过，你提到的高帧率对于像Leap motion 之类的体感应用是需要的，我也认同，但是体感不需高的图像分辨率。事实上，我们以前也尝试过摄像头体感应用，做过一个120帧VGA的摄相头，但是当时条件不成熟，死得很难看。但做高帧率并不难，工艺上有很多办法可以实现。

Q：上面提到ISP，我想问另一个问题。由于之前在中低端Sensor上，格科是将ISP集成到Sensor中的，对客户的技术支持很到位，也拥有较强的优势。现在5M的Sensor，ISP不再集成，这对于格科的技术支持优势有影响吗？
A：首先在5M以后，将ISP集成到Sensor中是较难的，主要是发热问题。另外，现在的AP很强势，都将ISP集成进去，并且由于AP的功能越来越强大，并且集成Memory，所以可以实现如上所述3D去噪等更强大的功能。所以我们也没有必要在5M以上的Sensor中集成ISP了。 但是，从另一个方面考虑，这些强势的AP厂商，他们是没有这么多的人力去给客户调试摄像头模组的，他们的做法是将源代码给我们，委托我们来做技术支持，帮助客户调试摄像模组。事实上，摄像的数字部分是相对稳定的，不稳定的还是Sensor、镜头、FPC（软板）、高速数据线和模组组装等等因素，这些因素导致的问题，AP公司没有我们有经验。所以要针对不同的平台和设计进行调试。我们的技术支持优势仍很明显。 所以说，摄像头是一个十分个性化的产品，绝不是一个标准件，中国厂商在技术支持上的优势对客户来说非常重要。

Q：最后一个问题，业界一直对于格科的业务模式存在争论，有人说格科是“价格杀手”，您怎么看？
A：这个问题需要从几个方面来看。首先，对上游供应商，我们与他们一直是很好的合作关系，我们拿到的Wafer的价格比行业的平均价格要高，我们还扶持了不少上游供应商。 其次，我们的Sensor能有很好的价格是因为我们从工艺优化、电路设计和减小Die的尺寸上进行了改良，比如我们的Mask layer可做到比海外竞争对手少十几层，而同样的Wafer上，我们生产出来的Die的数量比对手多了1/3，甚至一倍。所以，我们的成本低很多，可以给客户更好的价格，从而也让手机厂商获得高性价比的产品。 第三，对于我们的模组合作伙伴，由于我们的设计将制造门槛降低，模组厂商进入者过多，他们之间竞争非常激烈。比如这次5M sensor，我们会主推CSP工艺，这样将制造门槛降低，预计进入的模组厂商会大增。我们曾经尝试过帮助模组厂商实现有序竞争，定一个对大家都合理的价格，但是很难实施，因为只能控制直供模组厂商的数量，并不能控制他们去走货。所以，这方面我们还在努力改进。 我们的策略就是做成熟的、大规模走量的市场，我认为未来几年2M-8M Sensor都会有非常大的量。我们现在每月Sensor的出货量约为85kk，所以一般小于1kk的市场我们都不看，近阶段我们也不会做12M sensor。


  

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{:3_59:}这是一篇手机摄像头技术与市场科普知识快速入门，赞！