摄像头Sensor是个很大、又很有趣的市场,去年该市场容量达到了100亿美金,而该市场的玩家也很有趣,那个一家独大的厂商老在缺货,老二因为老大的缺货也差点要缺货了,老三业绩下滑后被中国财团收购前途未卜。

而现在,一家号称采用量子薄膜(QuantumFilm)的Sensor厂商工厂要投产了,不仅一出手就拿出自己的量子薄膜(替代硅感光层)刷新sensor性能极限,而且号称要占领该市场10%以上的市场份额。

这家公司就是量宏科技(InVisage),从2006年到现在,才刚刚有了sample,首款正式投产的产品要在今年内才有望推出。

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在半导体业界,这是我听说的唯一一家从成立到推出第一款产品需要10年的IC公司,而且,十年间还能持续不断的被投资机构所看好,用1亿美金才打造出来第一款产品。

风投了1亿美金,钱都花到哪里去了?

去年底,InVisage获得了中国泛海控股集团美国子公司的投资,这是InVisage的第五轮融资,创造累计融资总规模超过1亿美金的行业历史纪录。其他知名投资公司还包括,英特尔投资,诺基亚成长基金,InterWest Partners投资以及RockPort资本。

这么多钱都花到哪里去了?

在工厂开幕式结束后,笔者得到与InVisage公司CEO Jess Lee一对一专访的机会时,这是我迫不及待提出的第一个疑问。

“基本钱都花在了这些年的研发上面,而相应的,因为向TSMC外包了硅的制造部分,所以其实我们的工厂投资并不大。”InVisage所有已签发和申请中的专利已达102项。

而现在Fab3即将投产,InVisage终于要开始有收入了。此外,InVisage还获得了两大顶级相机公司的合同,且已收到共计1000万美金的首期开发费。

“不过,如果需要更快速的扩大量产,我们可能也会考虑再吸引一部分投资。”Lee表示。

Lee介绍,量子薄膜 (QuantumFilm)是基于纳米技术的一个颠覆性的新材料metal chalcogenide(一种硫化物),它吸收光的速度比硅更快10倍。这项技术从根本上改变了图像传感器和照相机的体系结构,因为它可以在表面的顶层实现真正地光子的收集。

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上图为其Sensor的架构图,与CMOS Sensor不同的地方在于中间那一层量子薄膜,而上面的Color Filter和下面的数字电路都是相同的。

“有很多客户已经关注我们很多年了,非常急切的想要使用我们的产品,但我们还是坚持将品质放在第一位,所以首款推出来的产品一定是可靠性和兼容性都无可挑剔的。

Lee曾经在OminiVision任职,推动了CMOS sensor成为摄像头Sensor的主流,“所以我很清楚模组厂商的需求,我们花了这么长一段时间,其实有很大一部分工作,是把量子sensor的接口和特性打造的和硅sensor一样,这样模组厂商就不需要任何特殊的工艺和设计。”

绝对“黑科技”:口红大的小瓶子生成1万片Sensor

Lee向大家展示了一小瓶液体状的、看起来是黑色的量子点,如下图他手中所示:

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这一小瓶东西,可以生成1万片Sensor!1万片的数量,可以装下面这么一筐子!

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虽然参观了工厂,但很可惜工厂内部不允许拍照,因为一整套的设备都是公司定制的,算是机密。说到这里,真的不能再赞新竹的上下游配套产业环境。

对了,这个小黑瓶,是在美国做好拿到新竹来的,然后整个生产过程,看起来就像是coating-baking-packaging。——不知怎的,我突然想到可口可乐的神秘原浆配方,嗯,我想多了。

(官方解释生产流程:晶圆首先是由邻近的台积公司代工制造,之后再运送到QFAB3 厂进行量子薄膜的沉积制程。沉积制程是由一部客制化且结合多种旋转涂布与化学气相沉积(CVD) 技术的设备机台执行。这样的组合让沉积制程不仅可模块化且完全自动化。)

6000平尺的工厂,打乱100亿的摄像头市场格局

在新竹的这个Fab3,真的是一个很小的工厂,在我眼里,看起来其实和一个大的实验室差不多,尤其是旁边就有TSMC的12厂和8寸厂。

6000平尺,请大家再自行脑补一下。1平米=9平尺。

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但因为数字电路部分外包给了TSMC,在InVisage为数字电路上面贴好自己的量子薄膜后,会再把半成品交给采钰科技,由他们再做一层彩色滤光。所以,其实这个工厂产能将会是非常可观的——假设TSMC和采钰都不掉链子的话。

采钰做的这一层彩色滤光,其实之前我还是有点担心,毕竟量子薄膜不同于硅,会不会不好做分光啊,为此专门请教了采钰科技的SC Schin先生,他表示,“其实完全不会,相反,因为量子薄膜的表面会更平坦,对我们来说反而还简单一些。”

彩色滤光外包除了Sony和三星有in-house能力外,其他多数公司也是和InVisage一样,采用外包方式。

从开幕式嘉宾看重量级生态圈

在这么小的工厂前作开幕,其实也蛮挤的,但前来的都是重量级嘉宾。

从左到右依次为InVisage生产营运副总裁周志豪博士、新竹科学园区局长杜启祥、台积电总经理兼Co-CEO魏哲家博士、InVisage的CEO Jess Lee、台湾 国立清华大学教授兼量宏科技和联发科董事会员金联舫博士、InVisage材料兼生产副总张运光。

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而在工厂开幕式上,我们也看到了华为代表的身影。

作为合作伙伴与友邻,TSMC出动了很多人马参加,负责InVisage的Account Manager项宾如女士表示现在已经开始为InVisage计划明年全年的产能。

下图左为台积电总经理魏哲家博士,右为联发科董事会员金联舫博士(同时也是InVisage董事会员),聊的这么开心,Lee难怪今天全程信心十足。

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友商Sony也有派代表参加,但是非常低调,以日系厂商惯有的保守姿态面对记者的一切关于Sensor缺货、对新竞争者态度、以及合作等问题。

刷新摄像头模组厚度新纪录:4mm

目前手机的摄相模组要做到4.75mm以下就是一个巨大的挑战。在像素分辨率要求越来越高的情况下,唯有减小pixel尺寸,才能做薄;但pixel尺寸减小了,透光就小了,会影响拍照质量,业界普遍的pixel尺寸在1.4um到1.12um(华为P8)之间,而苹果为了达到更好的成像质量,pixel甚至做到了1.5um。

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但对于QuantumFilm这种架构来说,Pixel尺寸就不是一个限制因素,完全可以是纳米级别的,“不过为了迎合主流,我们的首款产品还是会选择在1.1-1.4um之间,等到市场培养成熟之后,再使用更小的pixel尺寸。”Lee指出。

对于ISP,Lee的观点是高端sensor是不需要集成ISP的,而最好是把ISP集成在后面的SoC处理器中,这也是目前业界主流的趋势。

而对于InVisage的Sensor,Lee透露已经和两家主流手机主芯片厂商合作开发,在其主芯片中集成了针对InVisage Sensor优化的ISP。

体验量子传感器的直观感受

CMOS传感器是通过硅层来同时负责光传感和电子读出功能,所以吸收光有限,QuantumFilm可以100%吸收。

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看到现场的Demo对比的演示之后,感觉在以下几点性能上突破蛮明显:

1. 更大的动态范围、低光照环境下的感光效能非常好。

2. 全局电子快门,比卷帘快门速度快一个数量级,速度在微秒级。

3. 影响细节上,能明显看到亮区与暗区

4. 在拍摄高速移动物体非常稳定,影像失真很小。

5. 另外还能支持从可见光至红外线波长范围,具备对不可见光的感测能力。现有的手机,需要为环境光传感器和摄像头开不同的孔,但是一个QuantumFilm传感器就可以同时担当这两项功能。

这些其实都是目前手机成像所存在的一些主要问题,QuantumFilm尝试以一种新的成像原理来实现更好的效果。毫无疑问,手机市场,将会是InVisage的第一个战场与试金石。

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