本世紀以来、CMOSイメージセンサーがCCDイメージセンサーに取って代わり、写真撮影とイメージング分野の革命を導き、繁栄する新しい市場をもたらしました。しかし、近年のスタック技術を代表とするCMOS技術のイテレーションは停滞しているようです。
しかし、Goke Microelectronicsは新しい突破口を見つけたようです。 10月16日の夜、Goke Microelectronicsは、高画素単一チップ集積技術を自主開発したことを発表し、3200万画素イメージセンサーの量産を発表しました。高画素単一チップ技術の開発から3200万画素製品の発売、量産に至るまで、Goke Microelectronicsの新しい技術パスはブランド顧客に不断に認められ、CMOSイメージセンサーの分野に新しい活力をもたらす可能性があります。
CCDからCMOSへ、画像センサーの発展の道
1969年、ウィリアード・S・ボイルとジョージ・E・スミスがベル研究所で初めて実用化されたCCDイメージセンサーを発明しました。 CCDセンサーは、光感受ピクセルに電荷を蓄積して画像をキャプチャし、電荷を電圧信号に変換します。 CCDイメージセンサーの発明により、写真撮影がより便利で効率的かつ経済的になり、画像の保存や共有にも多くの可能性を提供しました。 重要な利点を持つため、CCDイメージセンサーは商業展開が幅広く行われています。伝統的なフィルム写真が徐々に置き換えられ、デジタル写真の新しい波が本格的に始まりました。
画像センサ技術の再度の飛躍は、1990年代初頭のCMOS画像センサの登場にさかのぼります。しかし、CMOSが市場で本当の勢いを見せ、主導地位を確立したのは、2000年代後半になってからです。スマートフォンの台頭に伴い、低コスト、低消費電力、小型化、集積度などの利点を持つCMOS画像センサは、CCDの代わりに市場シェア最大の画像センサのカテゴリーになりました。
ヘッドパンサー研究所のデータによると、CMOSイメージセンサの応用領域が拡大するにつれて、世界のCMOSイメージセンサ産業市場規模は依然として急速に拡大しており、2026年までにはCMOSセンサ市場の規模は2374億元に達すると予想され、2021年から2026年の複合年間成長率は11.8％に達する見込みです。
CMOSイメージセンサーの内部でも、3回の重要な技術改良が行われました。 21世紀以降、主流のCMOSイメージセンサー技術は前面照射（FSI）から背面照射（BSI）に変化し、その後スタックされた構造に発展しました。これらの3つのアップグレードはすべて、ソニー、サムスン電子などの海外の巨大企業によってリードされているため、これらの海外企業は自然に主要な市場シェアを占めています。一方、国内のCMOSチップセンサーは比較的遅く開始し、ハイエンド製品はほとんど輸入に依存しているため、国産の代替空間が広がっています。
中高級製品の競争において、中国のメーカーが海外メーカーと同じ技術ルートを採用する場合、彼らは既存の市場リーダーのルールに従って、先行優位の競合相手と共に競い合う必要があります。これは公正な競争ではありません。しかし、彼らが新しい技術ルートを開拓することができれば、中国のメーカーは新しいカテゴリーの開拓者、新しいルールの制定者、および新しい基準のリーダーになる機会があり、道を変えてリードを取ることができるかもしれません。
このような希望の下、Gecoは新しい道を探索し始めました。
追い越し車線で走る中国メーカー
過去を振り返ると、スタック型チップの人気が高まった理由は、垂直スタッキングによって、プロセッサやセンサなどの異なる機能を統合できるためです。シングルチップに比べて、スタック型センサーは高画質、低光性能、より優れたダイナミックレンジなどの利点があります。
しかし、スタック方式には明らかな欠点がいくつかあります：スタック方式は、シングル片式CMOSセンサーよりも複雑であるため、製造コストが通常高くなります。また、多層構造により、熱の蓄積や熱雑音の問題が発生する可能性があります。注意すべきことは、スタック方式は、CMOSイメージセンサーの最新の主要な技術アップグレードであり、ソニー社が2012年に最初に導入したということです。したがって、CMOS技術は10年以上重要な変革がないということを意味し、多くの国際的なメーカーがスタック方式を利用して市場の主要なシェアを占めています。
しかしながら、Goke Microelectronicsが発表した高画素単一チップ技術とその開発に基づいた、市場での期待と新しい活力をもたらす、初の単一チップ3200万画素CMOSイメージセンサGC32E1があります。GC32E1は、Goke Microelectronicsの最新のFPPI特許技術に基づくもので、単一チップ構造を天然に有し、スタック構造で下層に積み重なるロジックチップによる熱噪声問題を回避するために、より優れた冷却効果を持っています。暗電流、熱ノイズ、高温白点などの指標で優れた性能を発揮し、特に高温条件下で優れた画像性能を持っています。また、市場で同等規格のスタック型3200万画素イメージセンサと比較して、約8％の面積しか増加せず、優れたコスト構造を形成しています。
また、今年8月には、Goke Microelectronicsより業界初の単フレームハイダイナミックスに対応する1300万画素イメージセンサーGC13A2が発売されました。この製品が備えると言われる単フレームハイダイナミックスは、Goke Microelectronicsが開発したDAG HDR（Dynamic Analog Gain HDR Technology）に基づきます。この技術は、単フレーム画像を基に、暗部で高いアナログ増幅度を使用することで、暗い部分をよりクリアで質感のあるものにすることができます。低いアナログ増幅度を使用することで、過度な露光を避け、細部を保持し、最終的に高い動的範囲の画像を出力できます。従来のマルチフレームHDRに対して、DAG HDRはダイナミック範囲を拡大し、幻影現象を避け、正確な再現を実現するだけでなく、多数フレームを合成することによる消費電力の問題も軽減できます。
左図：ダイナミックレンジが不十分で、ハイライトのディテールが失われています。右図：DAG HDR（画像の出典：格科微公式アカウント）
総合的な科学微小既存の内容を発表しているので、その後、企業は高画素シングルチップ集積技術に基づいたDAG単フレーム高ダイナミックの高画素製品を継続的に発売する可能性が非常に高いです。これにより、Geek microは、多様な方面の革新、統合、構造、工程、回路などを通じて、コストと性能の両方の利点を兼ね備えた製品を作り出し、積層の外側に新しい道を開き、新しい超越的なパスを作り出そうとしています。
本稿では、格科微が3200万画素製品の量産を発表し、その製品が下流市場で認められたことを公表したことが述べられている。高画素単一チップ技術及び関連製品が商業化され、市場競争力を有することが十分に示された。国際的な企業がスタック方式を主導してきた後、格科微は中国の画像センサーメーカーに新しい技術方向を開拓し、グローバルCMOS画像センサー市場の地図すら再定義することが期待される。