在芯謀研究日前發(fā)表的2018上半年中國集成電路設計產業(yè)研究報告中，憑借CMOS圖像傳感器業(yè)務大紅大紫的供應商豪威科技(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備。最近，國內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。以安防領域為例，2017年全球安防領域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在內的超低光線條件下的圖像質量要求不斷提升，使得近紅外應用在安防、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紅曝現象，又成為技術的難點。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產生的紅曝現象明顯，容易暴露攝像機的位置，對視覺產生傷害，靈敏度也不及940nm。而940nm則因為近紅外光不會被人眼察覺，適合夜晚室內黑暗環(huán)境，正成為傳統(tǒng)圖像傳感器產品未來升級的方向。
夜鷹Nyxel技術是豪威科技為突破紅外靈敏度所推出的一把利器。據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，增加光電轉換效率，從而形成更明亮的圖像。
實驗結果顯示，相比傳統(tǒng)近紅外傳感器，使用夜鷹Nyxel技術的產品在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，如何衡量相關產品的性能行業(yè)卻并無參考指數。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左右的參數范圍將被視為優(yōu)秀的產品，這使得在紅外產品有了參考指標，客戶可以用這個標準測量相關產品以區(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，采用該傳感器設計的安防監(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品要低2倍至4倍。
OS02C10采用超低噪聲設計，SNR1照度達到0.16 lux的同時，可生成高清1080p圖像。OmniVision的專利雙重轉換增益技術使該款傳感器實現了行業(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)轉換為更高質量顯示器情況下，這些技術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像素技術的最新2微米圖像傳感器系列產品 OS02F10和OS04B10。這兩款傳感器采用業(yè)內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、工業(yè)、商業(yè)及住宅領域的安防監(jiān)控攝像頭提供高清晰圖像質量。
陳家旺告訴記者，以前，入門級物聯(lián)網的安防監(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信價比而犧牲性能。這一切均得益于緊湊型的 OmniBSI 像素架構成功減少了像素串擾問題，圖像質量也因此更出色。
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，可實現低功耗，攝像頭電池的使用壽命更長。
而OS04B10應用于需監(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。