在芯謀研究日前發(fā)表的2018上半年中國集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)研究報告中,，憑借CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)大紅大紫的供應(yīng)商豪威科技(OmniVision),，取代了比特大陸，一躍成為中國第二大芯片設(shè)計公司,。
豪威科技曾是納斯達克的上市企業(yè),。2016年，中國財團耗資19億美元,，將其私有化,，并成立了北京豪威科技全資子公司。公司主要是從事設(shè)計、開發(fā)和銷售高性能,、高集成度和高成本效益的半導體圖像傳感器設(shè)備。最近,，國內(nèi)的上市公司韋爾科技正在對其發(fā)起一個收購,，這主要看中的是他們在圖像傳感器方面的影響力。
最近兩年,，由于車載應(yīng)用,、機器視覺、人臉識別與安防監(jiān)控的快速發(fā)展,，以及越來越強大的手機拍照功能,，全球CMOS圖像傳感器銷售額屢創(chuàng)新高。以安防領(lǐng)域為例,，2017年全球安防領(lǐng)域CMOS出貨量達到1.84億,，年復合增長率達到11.95%。
重新定義近紅外行業(yè)新標準
對高分辨率,、超低光線條件下的圖像質(zhì)量,、以及近紅外性能的不懈追求，正成為當前安防市場的三大趨勢,。一方面,，分辨率正從主流的1080P逐步向4K2K發(fā)展，人臉識別,、物體識別等智能視頻需求開始興起,，H.265編碼技術(shù)逐漸得到普及;另一方面，包括超低光彩色,、超低光不開補光燈,、SNR1<0.2Lux在內(nèi)的超低光線條件下的圖像質(zhì)量要求不斷提升，使得近紅外應(yīng)用在安防,、人臉識別,、生物特征識別、駕駛員監(jiān)控,、AR/VR等行業(yè)成為廣泛需求,，具體要求包括降低紅外燈的功耗、提高監(jiān)測物體距離,、SNR1940 <35nW/cm2等,。
因此，在提升近紅外靈敏度成為市場熱點的同時,，如何降低近紅外燈功耗,，延長電池壽命;延長探測距離，保持功耗不變;以及消除850nm紅曝現(xiàn)象，又成為技術(shù)的難點,。例如,，就目前而言，850nm光照度是室外監(jiān)控攝像頭的理想之選,，但850nm產(chǎn)生的紅曝現(xiàn)象明顯,，容易暴露攝像機的位置，對視覺產(chǎn)生傷害,，靈敏度也不及940nm,。而940nm則因為近紅外光不會被人眼察覺，適合夜晚室內(nèi)黑暗環(huán)境,，正成為傳統(tǒng)圖像傳感器產(chǎn)品未來升級的方向,。
夜鷹Nyxel技術(shù)是豪威科技為突破紅外靈敏度所推出的一把利器。據(jù)豪威科技市場部副總裁陳家旺介紹,，首先,，通過增加硅基層厚度，在吸收更多光子的同時大幅增加光電轉(zhuǎn)換效率;其次,，為避免光子在傳播過程中形成串擾,，研發(fā)人員將像素置于像素間具有屏障的溝槽中;最后，增加一層曲面薄膜,，使得光子在被吸收后能夠以不同角度行駛更長的距離,，增加光電轉(zhuǎn)換效率，從而形成更明亮的圖像,。
實驗結(jié)果顯示,，相比傳統(tǒng)近紅外傳感器，使用夜鷹Nyxel技術(shù)的產(chǎn)品在850nm波長處的量子效率(QE)從原來20%提到60%,，增加3倍;940nm波長處的QE從8%提到40%,，增加5倍。靈敏度的提升,，意味著豪威圖像傳感器能夠在相同的近紅外光量下成像更清晰,，可以檢測到更遠的成像區(qū)域，意味著減少了對LED補光燈的需求,，從而降低了總體功耗和成本,。
此前，CMOS圖像傳感器方面行業(yè)一直采用可見光亮度標準,，即單位面積光通量(Lux)來度量,，然而隨著近紅外光成為主流，如何衡量相關(guān)產(chǎn)品的性能行業(yè)卻并無參考指數(shù),。對此,，豪威科技提出了一種新的指標NIR SNR1對其進行量化,，該指標融合了QE、像素尺寸和讀取噪聲等因素,，在850nm和940nm兩個不可見光波長領(lǐng)域定義了新的標準,，即采用單位面積輻射通量(nW/cm2)來度量。
按照這個指標,，在30nW/cm2左右的參數(shù)范圍將被視為優(yōu)秀的產(chǎn)品,，這使得在紅外產(chǎn)品有了參考指標，客戶可以用這個標準測量相關(guān)產(chǎn)品以區(qū)分性能,。未來，940nm紅外光還將會向更加穩(wěn)定高效的940nm VCSEL紅外光源前進,。
按照上述指標,，豪威科技最新推出的安防專用圖像傳感器芯片OS02C10的SNR1850nm值為23nw/cm2，SNR1940nm值為31nw/cm2,，意味著在同樣環(huán)境和同樣圖像探測范圍內(nèi),，采用該傳感器設(shè)計的安防監(jiān)控攝像頭可在完全黑暗的條件下正常工作，且近紅外照明功耗比其它競爭產(chǎn)品要低2倍至4倍,。
OS02C10采用超低噪聲設(shè)計,，SNR1照度達到0.16 lux的同時，可生成高清1080p圖像,。OmniVision的專利雙重轉(zhuǎn)換增益技術(shù)使該款傳感器實現(xiàn)了行業(yè)最佳超低光成像性能,，而三次曝光交錯式寬動態(tài)可將運動偽像減小到最低，并將高動態(tài)范圍達到120dB,。此外,，在安防系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為更高質(zhì)量顯示器情況下，這些技術(shù)可輕松將其分辨率提高至2K至4K,。
安防圖像傳感器全面進入“背照式”時代
除OS02C10外,，OmniVision還在本屆安博會上推出兩款基于OmniBSI像素技術(shù)的最新2微米圖像傳感器系列產(chǎn)品 OS02F10和OS04B10。這兩款傳感器采用業(yè)內(nèi)最具性價比的背面照度(Back Side Illumination)解決方案,，并專為入門級物聯(lián)網(wǎng),、工業(yè)、商業(yè)及住宅領(lǐng)域的安防監(jiān)控攝像頭提供高清晰圖像質(zhì)量,。
陳家旺告訴記者,，以前，入門級物聯(lián)網(wǎng)的安防監(jiān)控攝像頭只采用前照式圖像傳感器,，沒有充分發(fā)揮這些攝像頭的性能,。而在采用最新的OS02F10和OS04B10圖像傳感器后，即使是住宅用安防監(jiān)控攝像頭也不用再擔心因為想要實現(xiàn)信價比而犧牲性能,。這一切均得益于緊湊型的 OmniBSI 像素架構(gòu)成功減少了像素串擾問題,，圖像質(zhì)量也因此更出色,。
OS02F10和OS04B10圖像傳感器均具有出色低光靈敏度，傳感器的9度主光線角度(CRA)能夠讓安裝有廣角鏡頭的薄模塊實現(xiàn)精準,、無聲的監(jiān)視效果,。
其中，OS02F10為200萬像素(MP)傳感器,，支持1080p(1920 x 1080)分辨率的視頻,，幀率為30幀/秒，功耗小于 120mW,。該超緊湊型傳感器采用獨特的1/4英寸光學格式及4.9 x 3.0毫米芯片級封裝(CSP),，其高量子效率(QE)減少了對IR照明的要求，可實現(xiàn)低功耗,，攝像頭電池的使用壽命更長,。
而OS04B10應(yīng)用于需監(jiān)控范圍更廣的區(qū)域。具有360萬像素分辨率,，支持2K(2560 x 1440)分辨率的視頻流,，幀率為每秒30幀，功耗低于140mW,。該款傳感器的特點為其獨特的1/3 英寸光學格式及6.3x3.7毫米芯片級封裝(CSP)技術(shù),。