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手機用影像感測模組技術與市場發展趨勢(下)
LCD TV系列報導

【作者: 賴昱璋】   2003年09月05日 星期五

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由於「手機用影像感測模組」屬於零組件,所以本文定義的市場規模是指手機業者「採購」這類模組的數量,而非終端消費者可「購買」到的Camera Phone數量。雖然日本市場陸續推出雙模組的Camera Phone,但預估這並不會成為主流趨勢,故以下的假設前提是一支Camera Phone搭配單一模組。


本文從手機業者的觀點預測Camera Phone產業規模。估算的基礎是將全球手機出貨量,依行動通訊技術標準(By Air Interface)細分成「AMPS、PDC、GSM、2.5G(GPRS、CDMA)、3G」,根據各標準的彩色手機(因Camera Phone必為彩色手機)、Camera Phone的搭配比率加總而成。


全球產業規模分析

根據統計,2002年手機用影像感測模組,全球產業規模總共有2750萬顆。其中可再細分為內建式(Built-in)與外掛式(Attachment)兩類產品,2002年是以內建式為主流,佔該年度出貨量的89%,而外掛式僅佔11%。


展望2003年手機用影像感測模組,全球產業出貨預估成長至6500萬顆,較2002年快速成長136.4%。其中外掛型式佔該年出貨的15%,較2002年有233%的成長,而內建式則成長至5500萬顆。


此產業會有如此可觀的成長,最主要是來自於電信業者、手機業者都對Camera Phone的未來發展寄予厚望,如日本的電信業者J-Phone,在1999年底率先推出Sha-mail(搭配Camera Phone)服務後,在日本手機市場的月用戶增加數從原本的第三名,一路超越AU甚至與NTT平起平坐。而J-Phone主要搭配的手機製造商Sharp,在日本市場的手機佔有率,也因此擠入前三大。


而如Vodaphone、Orange等歐洲電信業者,也紛紛與手機廠商補貼來力推Camera Phone,為的是「影像擷取」的功能,可以帶動多媒體訊息MMS(Multimedia Message Service)使用,同時因為多媒體訊息會比SMS(Short Messgae Service)消費更多資訊傳輸量,進一步提昇電信業者的每戶貢獻度(Average Revenue Per User)。



《圖一 全球手機用影像感測模組產業規模》
《圖一 全球手機用影像感測模組產業規模》

從2003年手機大廠的產品發展藍圖(Roadmap)分析,手機製造業者也對此新興商機寄予厚望。先不計日本PDC手機與全球3G手機,全球光GSM、2.5G內建式Camera Phone部分,Nokia就推出了7650、7250、3650,而Sony Ericsson也發表P800、T310,Motorola推出E365、V600、A835、V810,另外Panasonic也推出GD 87、Sharp GX10、NEC-N8080、Samsung SGH V200 & P400、LG G8000,更不用說3G手機目前幾乎都將Camera Module列為標準配備、而日本2003年手機市場,PDC標準預計將會有80%的手機是Camera Phone。


(表一) 2003年Camera Phone機型與主要供應商分析
  外掛 外掛 主要IC供應商(包含Sensor、Backend)
Nokia 7210、6800、5100、6100、6610 7650、7250、3650

Toshiba、ST、TI

Motorola T720i、V295、T725、V300 E365、V600、A835、V810

Ominivision

Pictos

 

Sony Ericsson T68i、T300、Z700、T310 P800、T610 Philips& Agilent、Ominivision
Others Simens S57BenQ S830C GD87SharpGX10NEC-N8080SamsungSGHV200 &P400LGG8000 ToshibaSharpSanyoHynix

內建式Camera Phone目前都是被定位於高階手機,而外掛式定位上就較內建式有彈性,成本與採用技術門檻也較低。所以手機廠商今年產品線,仍會同時並存兩類Camera Phone。例如:Nokia除了內建式之外,也推出外掛式Camera Phone,如7210、6800、5100、6100、6610;Sony Ericsson也推出T68i、T300、Z700、T310;Motorola也有T720i、V295、T725、V300問世。


預計2004年手機用影像感測模組,全球產業規模總共有9350萬顆,隨著技術的成熟,外掛式發展空間會逐漸被內建式Camera Phone取代,外掛式影像感測模組,預計縮減至550萬顆的出貨,外掛式Camera Phone會往更強的娛樂功能發展,譬如:可旋轉多角度拍攝、含電視顯示介面等。


預計2007年手機用影像感測模組,全球產業規模總共有2億3630萬顆,屆時全球手機預估有6億2200萬隻,搭配率約38%。此關鍵零組件從2002到2007年,複合成長率高達53.8%,2007年平均銷售單價預估約12美元,屆時將創造出27億美元的產值,是影像感測(Sensor)IC、影像處理(Backend)IC、模組組裝廠商、鏡頭廠商(Lens)不可忽視的一塊市場大餅。


IC產值發展

手機用影像感測模組內的IC,包括「影像感測IC(其中依製程特性又可區分為CMOS與CCD製程兩種)、影像處理(Backend)IC、其它(如Memory)」。


影像感測IC

統計2002年手機用影像感測模組內的IC總產值總共有1930萬美元,若除以2002年的手機用影像感測模組出貨量,可以發現每個模組中所佔IC成本為7.01美元,佔平均銷售單價的46.8%,所以探討模組的成本與未來發展中,IC業者與製程技術的發展也是相當重要的一個構面。


預計2007年全球手機用影像感測模組內的IC產值總共有13億5240萬美元,6年的複合成長率高達47.6%。一般的IC產品在標準確立後,若業者認為未來市場龐大,就會爭相投入,競爭亦趨激烈,再加上IC製造業有所謂的摩爾定律驅動成本降低,所以常見市場量成長迅速,但總產值卻停滯不前,有時甚至緩步萎縮。但由於此模組的IC產品生命週期,尚處發展萌芽期,未來還會陸續加入許多功能,再加上預計到2004年底,都會處於供不應求狀態下,所以產值仍舊有成長的空間。


如(圖二)所示,2003年手機用影像感測模組IC產值規模,預估成長至5億140萬美元,較2002年快速成長160%。其中CMOS影像感測IC成長了192.7%、CCD則只成長100.6%。最主要的原因是CCD影像感測IC業者有限,目前真正有穩定規模對外銷售的僅Sanyo、Panasonic、Sharp、Sony,所以對市場需求的應變較慢,相對上CMOS業者眾多,如Toshiba、Omnivision、STMicro、Hynix、Pixart、IC-media、Pictos、Micron、Agilent等公司,都已經有實際量產的計劃在進行,所以成長的速度較CCD快。



《圖二 手機用影像感測模組IC產值預測》
《圖二 手機用影像感測模組IC產值預測》

目前市場上幾乎都為VGA(30萬畫素)以下的產品,在2003年影像感測IC同時有了規格上的變化。Sony Ericsson、三菱電機、富士通等設計的產品,皆具備120萬畫素功能;而Sharp也推出80萬畫素的影像感測模組產品,Omnivision更預計於今年年底推出130畫素的影像模組,可以預見的今年下半年,將會是手機用影像感測模組開始從VGA等級提昇,導入百萬畫素級的開始。


但是影像感測模組在畫素提昇的過程中,目前仍存在一些問題待克服。舉例來說,在相同的技術水準下,畫素的提昇意謂著,廠商組裝的困難度變高、良率變低,對手機廠商而言,採用的影像感測模組的厚度變厚,也會造成手機採用上的技術瓶頸、消費者是否能接受這樣手機厚度(30mm)是一個很大問題。


百萬畫素等級Camera Phone發展上的另一瓶頸,就是產品定位曲高和寡。這類高階Camera Phone將會耗掉許多記憶體(每張約需70~80K),若需即時透過數據傳輸,傳輸費用上約為目前VGA圖片的3倍,可說是所費不貲,所以普羅大眾消費者持續的接受度必然不高,筆者認為一推出即造成風潮,乃至於2003年突破出貨量的5%的機會甚小。


我們認為到2004年後模組組裝的相關技術、通訊成本過高問題終將克服,所以該年度百萬畫素等級的手機用影像感測器,會突破該年度出貨量的5%,進一步使得影像感測IC的平均銷售單價、產值進一步攀升。


Backend IC

另外在Backend IC未來發展部分,廠商最關心莫過於MPEG-4何時會被納入,成為Camera Phone的標準。觀察2002年底,由日本DoCoMo推出的FOMA手機,已經宣稱含MPEG-4的動態影像擷取功能,但是每秒只能傳2~3Frames,而且因為進行壓縮與解壓縮運算非常耗電,所以手機很快就沒電,也會產生高熱,事實上早期採用者,反應並不是非常好,更何況是一般普羅大眾。


隨著MPEG-4技術的成熟、3G網路佈建與手機的發展,FOMA手機遇到的上述問題,在2004年中以前將陸續被克服。以最關鍵的MPEG-4解壓縮(Streaming)技術為例,MPEG-4的技術目前邁入H.264-Advanced Video Coding Profile的階段,已經可以在128K B.P.S(Bits Per Second)的低資料傳輸頻寬中(Bit Rate),提供支援到CIF 15~20F.P.S.(Frames Per Second)表現,這樣的影像表現已經可以滿足絕大部分使用者需求。


一旦MPEG-4解壓縮規格確立,IC廠商便能夠將壓縮與解壓縮的運算,由軟體運算轉變為硬體運算。而採用硬體運算架構,能夠大幅度減低電源的消耗,所以在解壓縮規格與晶片技術的成熟為前提下,Camera Phone將開始大量應用MPEG-4解壓縮技術,以及邁入動態影像溝通,考量技術的演進與業者的推廣,2004年中會是影像處理晶片配合Camera Phone,而需內建MPEG-4解壓縮功能的時點。


結論

影像感測模組在機構設計方面的發展,仍必須持續創新。未來手機用影像感測模組,在畫素上會往百萬畫素發展、具備有光學變焦功能,但是在增加功能的同時,模組體積與面積卻不能等比例放大,如此一來在現有的組裝技術就必須更精密化。但是除了不斷追求組裝的精密度外,仍有其它特殊的機構設計的方向,如日本廠商已經開始嘗試移動影像模組的位置,移動到側面或是絞鏈(Hinge)上,為的就是讓模組能在不改變組裝技術、不增加成本下,同時具備光學變焦功能。


全球Camera Phone的市場,CMOS影像感測IC仍繼續快速成長,相對上CCD則只能維持微幅成長。最主要的原因是產業結構上,CCD目前現存僅剩四家外販業者,資本投資(CAPEX)與技術進步(Technoloy Progress)的發展空間相對小,所以將侷限於高階的Camera Phone,而採用CMOS影像感測IC的Camera Phone將佔全球6成以上。


預期未來相關應用IC的產值,從2002到2007年這六年,將以複合成長率47.6%的速度快速成長。能夠維持如此高的成長率,最主要的原因是模組中的應用IC,平均銷售單價能維持不墜。所以IC業者未來將不斷進行技術規格上升級,例如目前Camera Phone均是VGA(30萬畫素),到了2004年百萬畫素Camera Phone就會突破全球Camera Phone銷售量的5%,而MPEG-4相關動態影像壓縮功能,也預期在2004年中後更成熟。


長期來看Camera Phone的外型(Formfactor),還是會以內建式為主,所以內建式的模組成長力道最強。2003年外掛型式模組雖佔總出貨的15%,但是2004年出貨比重會萎縮到5.8%,內建式的組裝技術難度,在「鏡頭定位、微型化設計、量產良率控管上」都比外掛式來的複雜許多,所以目前良率僅在40~50%左右,未來如何借助異業的策略聯盟,跨過如此高的進入障礙,是欲進入此市場的相關業者必需深思的!


在這些影像模組功能不斷升級的同時,也提供相關業者很好的成長機會。手機採用影像感測模組的發源地在日本,是從「數位相機+手機」的概念,進一步引伸而來的產品。未來隨著全球的風行、電信業者的推廣,手機用影像感測模組的市場發展前景可期,但模組相關業者必須先考慮手機的技術現實面,然後配合數位相機零組件業者的發展,兩者互相權衡,才能真正掌握未來市場與產品發展商機。


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