Transcript 照相手機CCM模組技術 (Compact Camera Module used in Mobile Phone) 1

照相手機CCM模組技術
(Compact Camera Module
used in Mobile Phone)
1
課程內容
一.
二.
三.
四.
五.
六.
照相手機緣起
照相手機CCM設計介紹
CCM構裝技術
CCM影像模組光機設計
照相手機SMIA標準介紹
影像模組SMIA測試範例
(本資料為增加閱讀容易度，所引用內容是狀況簡化)
2
照相系統發展趨勢
3
2005 防手震
一.緣起
1.手機巨擘Nokia在2003年Cebit記者會上，公開宣示影像
功能將為手機帶來更多的服務與應用，並直言將自2003
年起大力推動搭載影像模組的機種，就可以知道此一趨勢
不可擋。全球搭載比率各單位預測頗多，大抵都預計在
2005年應有25-35%，日本則看好50%(2004年日本本土
已經超過90%)。罕有元件市場個案，能在2-3年內，衝至
上億的規模。對手機製造廠而言，目前也廣納影像感測的
貨源，無論CCD或CMOS影像感測器。(3G、color LED
搭載率&加值服務、法律/南韓)
2.為搶攻手機用數位相機市場商機，富士通、夏普…等日本
半導體廠商已於2001年陸續量廠11萬畫素影像感測器模
組。多數廠商於2002年推出更高階35萬畫素的手機用數
位相機感測器模組，2003年130萬畫素，2004年200萬
畫素產品已上市，2005年320萬畫素產品正研製中。
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內建式
外接式
5
照相手機2003-2004出貨狀況
單位:百萬台
Nokia
Samsung
Motorola
NEC
Panasonic
2003
11
10
13.1
9.2
2004
46
33
43.6
-
照相手機：出貨量/18M (2002)
2004佔有率%
18
13
17
單價US$420
：出貨量/84M (2003) 單價US$310
：出貨量/257M (2004)
：預計2005出貨量/410M
數位相機：出貨量/49M (2003)/68M (2004)
6
資料來源：Strategy Analytics / 2005
照相手機2002年以後發展以VGA為主，但百萬畫素以
上的產品2004年開始推出，2005年預計佔30%，預測
2006年以後將成為主流。
資料來源：SA (2003/09)；工研院IEK (2004/01)
7
全球影像感測相關元件市場預估
2003~2008年
單位:百萬台 2003 2004 2005 2006 2007 2008
複合成長率
數位相機
41
52
58
62
65
68
10.6%
PC CAM
12
10
9
9
8
7
-10.2%
數位攝影機
7
7
8
8
9
9
5.2%
照相手機*
84*
192*
296
368
437
484
41.9%
監視保全系
統
62
68
73
75
77
82
5.8%
電子玩具及
遊戲系統
2
3
5
8
10
12
43.1%
車用市場
2
4
5
7
10
11
40.6%
其他
43
43
45
52
58
60
6.9%
註：Strategy Analytics 統計資料為2003/86M；2004/257M
Source：iSuppli./2004.11
8
全球CMOS/CDD感測元件市場預估
單位:百萬台
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2003~2008
年複合成長率
CM
OS
CC
D
CM
OS
CC
D
CM
OS
CC
D
CM
OS
CC
D
CM
OS
CC
D
CM
OS
CC
D
CMOS
CCD
數位相機
13
28
20
32
28
30
33
30
35
30
37
31
23.3%
2.10%
PC CAM
8
4
8
2
9
0
9
0
8
0
7
0
-2.6%
-100%
數位攝影機
4
3
5
2
8
0
8
0
9
0
9
0
17.6%
-100%
照相手機*
45
39
100
92
154
142
225
143
286
151
335
149
49.4%
30.7%
監視保全系
統
5
57
6
62
10
63
14
61
14
63
15
67
24.6%
3.30%
電子玩具及
遊戲系統
1
1
2
1
4
1
8
0
9
1
10
2
58.5%
14.9%
車用市場
1
1
2
2
5
0
7
0
8
2
10
1
58.5%
-100%
其他
1
42
1
42
2
43
2
49
2
56
2
58
14.9%
6.70%
Source：iSuppli./2004.11
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日本影像手機發展現況/2004
除Toshiba、Mitsubishi等日商已有CCM影像感測模
組的手機應用外，Sony、Matsushita、Fujitsu、
Hitachi、Olympus、Seiko-Epson等也積極涉入。
2002年手機攝像解析度跨入CIS/VGA(1/4〞,35mW)，
2004/02 Panasonic 推出 CIS/1.3M(1/4〞,25mW)
Zoom Lens
-Minolta推出2X Zoom Lens
-Toshiba推出(1/4〞Zoom Lens & Auto-focus Unit
Sharp、Sanyo的CCD模組也加入競爭
-1/7〞CIF 90mW → 1/9〞CIF 50mW (2002/7)
-1/4.5〞130萬畫素 120mW (2004)
10
CCM history in Japan
Source：Matsushita/2000
11
CCM technology in Japan
12
CCM development in size in Japan
13
Mobile Camera Module Trends
Source： DAS/2004
0.13μm未成功 /2005 已成功
14
電子影像處理
15
CCD and CMOS Image Sensors
16
二、照相手機CMM設計介紹
17
手機業界對CCM基本要求？
•
•
•
•
體積 < 1.0 cm3
功率 < 100 mW. ( total power < 1.5 W )
通話時耗電量
2.8V 的電源
成本 < 10 美元
18
手機影像模組基本特性
•
•
•
•
•
•
無閃光燈：低光度設計(!)
近距離拍攝：寬角度(!!)
高EMI環境：S/N(!)
體積限制：光學、封裝
耗損功率限制：越來越小
環境溫度：地緣關係
35°
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Nokia 7650 preview
• The model 7650 is the Nokia’s first mobile phone with a
self contained camera.
• The large amount of memory is necessary to support the
camera function. Memory chips include a 16 Mbyte
Flash from Intel , a 4 Mbyte Flash AMD/Fujitsu and a 8
Mbyte SDRAM from Samsung
• The 4 layer camera board is fabricated from FR-4 using
build-up technology and supports the CMOS sensor,
lens, and companion Image Processor chips
mounted with COB technology.
• Estimated COGS for 7650 totals $155. This is
approximately 25 % of the $600 street price.
20
21
22
CCM零組件示意圖
23
雙CCM照相手機發展趨勢
Nokia 6680 是諾基亞首款雙鏡頭的行動多媒體裝置。
除了支援雙向視訊電話特色之外，Nokia 6680 影像智
慧型手機也提供了視訊分享的功能，這項全新的多媒
體服務能夠讓使用者在語音通話的同時，分享即時相
機畫面或視訊片段。(前後各一個鏡頭：130萬、30萬
畫素鏡頭)
資料來源：雅虎拍賣網站 (2005/5)
24
照相手機功能方塊圖
25
照相手機功能整合趨勢
Source：拓墣產業/2004
26
TI公司出品之手機用TCS3500
27
手機相機用微型影像模組
• 加入手機系統設計，制定介面規格，協定檢驗方式與規格。
• 必須符合環境溫度規格(Thermal cycle：+125°C←→
-40°C /2 cycle per hour)
• 防靜電(ESD>5kV)
• 平整度(<2mil)
•
•
•
•
•
•
震動規格(one shot、cycle)(1.5m,15-20times)
抗電磁波輻射干擾(<-90dBm@150mm天線?)
影像對焦(main issue)
潔靜度(VGA<20um，1.3M<5um)
功率耗損
尺寸大小(高度<7mm)
28
手機相機用CCM設計流程
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照相手機用CCM設計流程(續1)
• 制定光學、影像晶片、封裝方式、介面標準、與定義接
腳規格。
• 光學：FOV，spatial resolution(lp/mm)，MTF，TV
distortion、F/#(CCD：f/4.0,CIS：f/2.8)、Size、IR-cut
• 影像晶片：CCD or CIS、single or two chips、
resolution(VGA)、power consumption、NESF、cost
• 封裝方式：COB or CSP or others
• 介面標準：interface to Base-band MCU and memory
• 接腳規格：Power supply、Sync-clock、data bus、
control bus etc.
• BOM and vendors
• Process check points/至少兩階段
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照相手機用CCM設計流程(續2)
• A規：來自於手機業者
1.FOV
2.模組高度(厚度)
3.Relative illumination：>50%(範例)
4.Tele-centric angle：<18°(範例)
5.Power consumption
• B規：來自於CCM業者
光學：F/#，Image cycle，TV distortion、Size、
IR-cut
• C規：來自於lens業者
1P(2P1G)、resolution(MTF) 、focal length、加工、
31
holder
Tele-centric lenses
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