產業分析－智慧手機芯視野：CIS的發展與挑戰

圖／美聯社

圖像感測器（CMOS Image Sensor，CIS）爲智慧型手機相機模組的核心元件，不論是本身大小還是設計結構均對成像的品質產生決定性影響。CIS的光學尺寸對於成像至關重要，光學尺寸較大的感測器能捕捉到更充足的光線，可提供更高成像解析度與較高的動態範圍，更能提升相機在低光源環境下的拍攝表現；相對而言，光學尺寸小的感測器會受限光量收集較不足和較小像素尺寸，最終導致成像品質下降。

隨着科技進步，CIS在智慧型手機相機模組的設計與技術亦不斷演進，透過技術創新，CIS爲智慧型手機提供更先進且更出色的拍攝性能。

智慧型手機的相機模組爲CIS的最大應用領域，其佔據約70％的市場規模，這反映使用智慧型手機拍照與攝影的重要性，以及消費者對於攝影成像品質的要求。

■Sony、三星、豪威3強寡佔

事實上，智慧型手機的CIS市場是屬於一個寡佔市場，前三大廠商分別是日本索尼（Sony）、韓國三星（Samsung）與中國豪威科技（Omnivision），其中Sony在CIS的技術研發與設計能力處於產業領導地位，且依然不斷持續進行技術的創新。

若就CIS市場發展來看，2022年全球智慧型手機市場因疫情與全球通膨等負面因素影響下，終端需求疲軟，進而使整體出貨量下滑，同時也對全球智慧型手機CIS出貨量產生影響。

■智慧機CIS的像素大小與數量不會持續增加

根據數據顯示，2022年全球智慧型手機CIS出貨量較2021年的47.7億個下降約7％至44.6億個，2023年在中國疫後復甦不如預期和全球通膨持續下，預估2023年CIS出貨量將持續下滑3.2％至43.18億個。

值得注意的是，Sony的影像傳感器部門在2022年市場衰退之際，卻依舊交出營收成長的成績單，這主要歸功於蘋果（Apple）iPhone的鏡頭升級，Sony因作爲Apple CIS供應商而受惠，此結果凸顯手機廠商對於提升攝影品質努力，以及CIS供應商與之合作的緊密關係。

隨着手機相機不斷進步，愈來愈多消費者對高品質的攝影體驗有更高期待，因此CIS供應商需要不斷進行技術升級和創新，以滿足市場需求，提供智慧型手機品牌廠更先進和更出色的CIS。

值得關注的是，智慧型手機CIS像素數量和大小並不會一直持續增加，過往智慧型手機CIS像素數量發展至驚人的億級像素，例如2019年Samsung與小米合作推出108MP的感光元件ISOCELL HMX引起市場驚歎和關注。

然而當Samsung在2021年推出較108MP又多1倍像素數量的200MP智慧型手機感光元件ISOCELL HP1時，市場反應並不如預期熱烈，甚至國外手機論壇開始出現許多關於「我們真的需要200MP的智慧型手機嗎？」的質疑文章。推論消費市場會有此反應，是因一般使用者對108MP和200MP畫素差異並沒有太大感知，對大多數人來說，日常情境使用可能無法明顯區分出這些高畫素感光元件帶來的優勢與差異。

此外，隨着畫素數量增加，感測器尺寸也相應需要增大，這導致手機將變得更大且更重，不符合許多消費者對手機輕便性的需求，且更大的影像感測器也使廠商的製造成本上升，對手機品牌廠商來說是另一個需要考量的因素，因此對於智慧型手機的影像感測器來說，其像素「大小」和「數量」並不會持續增加。

■相機模組性能升級的趨勢

正是因爲智慧型手機CIS的像素「大小」和「數量」並不會持續增加，因此預期未來重要的升級方向之一將聚焦在CIS結構設計優化，也就是透過改進感光元件的結構和材料，提升感光元件的效能，增加光線的感應能力和影像品質，如同Sony開發的雙層電晶體畫素技術。

此外，影像處理演算法的優化與升級也是另一個關鍵，透過AI演算法可突破硬體的限制，進一步提升圖像的清晰度、動態範圍與降低噪點。除了感光元件本身的升級之外，其他組件如光學鏡片的升級也是可能的方向，透過採用更先進的鏡片材料和光學組件設計，可提高相機模組的光學性能，進一步提升成像品質。預期未來新的組件和技術也將不斷出現，例如更先進的自動對焦、光學防震等技術，這些都將提升智慧型手機的拍攝體驗。