晶圆级相机模组撼动CCM产业供应链

晶圓級相機模組撼動CCM產業供應鏈出版年月：2008/09/30許桂芬最近點閱日期：2010/1/7下午10:30:00文章分類：ODAPrintDocument導論手機相機模組在手機滲透率逐漸提升之際，小型化與低成本為市場發展之趨勢。然而，傳統相機模組組裝方式受限於材料與技術，在產品成本控制上有一定的瓶頸。因此，晶圓級相機模組因應而生。晶圓級相機模組是利用半導體製程技術生產光學元件，並與影像感測器相整合，以一貫化的作業流程大量且自動化製造相機模組，以達到低價與微型化的目的。晶圓級相機模組的出現將侵襲VGA產品市場，甚至往中高階產品前進。大量且低價化的優勢將威脅現有相機模組相關業者，更可能使得CCM產業供應鏈面臨重整。小尺寸與低價為晶圓級相機模組之優勢目前手機用相機模組主要的封裝方式為COB(ChiponBoard)與CSP(ChipScalePackage)二種。使用CSP封裝方式的相機模組上緣會有玻璃阻擋，致使其透光率不佳且模組厚度較厚，再加上CSP製程需要分成二段由不同工廠完成，前段為晶圓級封裝、後段為鏡頭接合與SMT軟硬板焊接，使得CSP製程之相機模組價格成本較高。由於COB製程擁有影像品質與價格之競爭優勢，逐漸成為業界主流，而也因為業界主流標準成型，使得台灣原本支援CSP之相機模組廠商，紛紛轉而投入COB之陣營，如：光寶、致伸等。隨著手機相機模組微型化與低價化之趨勢，晶圓級相機（WaferLevelCamera，WLC）技術之出現備受關注。晶圓級相機技術使得相機模組能採用晶圓級的製造技術，讓相機模組尺寸由傳統高度3~5mm降至2~2.5mm，同時可節省30%~50%的成本。晶圓級相機技術將光學元件製造提升至晶圓層級，其鏡頭使用可回流焊（reflow）的鏡片材質，以半導體技術在一片晶圓片上製造數千個鏡片，並利用晶圓級封裝技術將這些鏡片在晶圓上排列與結合後，切割為獨立的鏡頭。在影像感測器方面，為減少模組的面積，影像感測器廠省略以往的打線程序改採貫通電極技術，將貫通電極直接整合於感測晶片中，直接透過具貫通電極之感測晶片與鍚球相連接。如此一來，可使感測晶片的面積等於相機模組的裝置面積。使用晶圓級相機技術將現有相機模組之關鍵零組件（鏡頭與影像感測器）之生產、校正與焊接都採用半導體製程，高度整合性具有以下優點：(1)體積小：為晶片尺寸級封裝並去除塑膠模具、彎曲頭纜線(flex-leadcable)等材料高度，尺寸與厚度皆可達到更小。以VGA產品為例，現有高度大都在3~5mm之間。晶圓級相機模組高度可壓縮為2~2.5mm。(2)可回流焊接：目前手機用相機模組使用耐熱性較低的塑膠鏡片，無法使用回流焊接法，相機模必需透過電路板才能裝上主電路板。晶圓級相機模組使用耐熱性較高之鏡片（特殊塑膠或玻璃），使得模組可採用回流焊接法安裝，簡化組裝工程。(3)製程縮短與低成本：晶圓級封裝由於不需要中介層、填充物與導線架，並且省略黏晶、打線、手動對焦等製程，因此能夠大幅減少材料以及人工成本，可將相機模組製造商的生產成本降低30%以上。此外，晶圓級製程可一次大量生產相機鏡頭與組裝，標準化與量產可達到降低成本的目標。圖一以晶圓級製程生產手機相機模組資料來源：NikkeiBP，資策會MIC整理，2008年7月CCM產業供應鏈恐面臨重組手機相機模組產業供應鏈中包含：零組件供應商（鏡頭、影像感測器、其他零組件）、模組組裝業者、手機製造商及手機品牌業者。通常手機品牌廠會主導手機相機模組之組裝廠、影像感測器廠及鏡頭廠的選定。目前相機模組組裝業務分別由影像感測器廠（如：Toshiba、STMicro等）與專業模組組裝業者（如：Foxconn、Flextronics）所分食。如圖二所示，影像感測器廠採購零組件後自行或委外組裝，之後再出貨予手機製造商，整個過程具高度垂直整合。而專業組裝廠商則視製程能力，具COB製程能力者，直接向影像感測器廠商採購已切割之晶粒（die）及相關零組件後，將零組件組裝成相機模組後交貨給手機廠商。而不具COB製程能力者則需購買已由封測廠封裝完成之影像感測器產品，而後與鏡頭組進行組裝。在相機模組產業鏈中各環節會進行密切的技術與規格合作，如：影像感測器業者通常與封裝測試業者合作密切，甚至於轉投資特定封裝測試業者（如：OV與采鈺）；鏡片業者也會與影像感測器業者有密切的技術交流以確保二者可完美搭配；另外，鏡片業者也會與組裝業者進行製程方面的合作，如使用Reflow製程。圖二手機相機模組供應鏈型態備註：原BackendIC的功能已被整合至影像感測器或手機BasebandIC中。資料來源：FCR，MIC，2008年9月晶圓級相機模組的出現對原有CCM的產業供應鏈產生衝擊。如圖三所示，當原有影像感測器廠（如：Toshiba、STMicro、Aptina等）具有晶圓級鏡頭之生產能力時，就可以在同一半導體作業環鏡中，組合影像感測器生產晶圓級相機模組。也就是說，原本產業價值鏈中鏡頭廠、組裝廠及部分零件廠之功能將消失或被取代。此時，具備半導體製程能力的廠商則會以一貫化生產方式自行製造產品，或與鏡頭廠合作開發產品，如：STMicro與Heptagon合作；而不具備半導體產能之影像感測器廠將與具晶圓級封裝能力之封測廠合作，如OV與采鈺、精材科技之合作。另外，為尋求快速導入晶圓級相機模組技術，影像感測器廠採取與提供此技術之廠商取得授權，如Samsung與Tessera的合作。而就專業模組組裝業者組裝的模式而言，為避免晶圓級相機模組搶食市場，鏡頭業者與組裝業者都嘗試投入晶圓級相機鏡頭的生產。當現有鏡頭業者可大量且低成本供應晶圓級鏡頭予組裝業者，則整個產業供應鏈不會有太大變化。然而，當組裝業者可快速量產晶圓級鏡頭時，現有鏡頭業者之價值將受到威脅。圖三變動中的手機相機模組供應鏈資料來源：MIC，2008年9月除了現有CCM廠商積極開發晶圓級相機模組之外，目前也有新的業者投入此一領域，如摩洛哥的Nemotek在取得Tessera技術授權後預計在2009年開始供應晶圓級相機模組，年產能超過1億顆。表一全球主要手機相機模組供應商列表KeySupplierImageSensorSamsung(KR)Aptina(US)OV(US)STMicro(EU)Toshiba(JP)Siliconfile(KR)Sony(JP)Panasonic(JP)MagnaChip(KR)LensLargan(TW)Fujinon(JP)Kantatsu(JP)Kolen(KR)KonicaMinolta(JP)Mitsumi(JP)Sony(JP)SEMCO(KR)Heptagon(EU)CameraModuleFoxonn(TW)VistaPoint(Asia)STMicroSEMCO(KR)KonicaMinolta(JP)Sharp(JP)Toshiba(JP)SamsungTech(KR)Sony(JP)資料來源：MIC，2008年9月MIC觀點良率為晶圓級相機模組能否侵蝕現有市場之關鍵利用晶圓級相機技術，可同時在晶圓片上製造數千個鏡頭，並且在晶圓級實現校正和焊接，避免必須在相機模組製造時進行手動對焦的問題，縮短製程並降低了成本。晶圓級相機模組雖具有低成本、小尺寸之優勢，然而實際量產良率仍待考驗，因為其涉及：鏡片切割、鏡頭設計、微電子製程、半導體組裝、光學處理、產線規劃等多項複雜且先進之技術，因此如晶圓級相機IP授權公司Tessera近年來即先後購併4家公司（包括晶圓級封裝、微光學技術、自動對焦和數位放大技術，以及影像與連接技術）。而這些技術在台灣分屬鏡頭廠、封測廠及模組組裝廠之專長。任何一方欲統合這些技術且具量產能力，勢必需要長時間的技術與人力投入。此外，晶圓級相機模組目前可實現的方案僅為低階VGA產品，此類產品價格低且毛利差，需要極高的生產良率才能確保獲利。因此，當晶圓級相機模組之良率不足時，其低成本優勢即無法發揮。換言之，如晶圓級相機模組良率在短期內可大幅提升，且能支援至2M或3M產品時，將對現有鏡頭廠、模組組裝廠造成極大威脅。標準化成為相機模組未來發展趨勢目前，手機品牌廠針對不同手機產品制訂專用的相機模組，手機廠會指定影感測晶片或鏡頭的供應商等，客製化搭配所需的相機模組。然而，在隨著中、低階手機鏡頭及視訊鏡頭需求增加，以及相機模組小型化、薄型化、低成本之壓力下，「標準化」將成為相機模組未來發展趨勢。標準化相機模組之設計重點在於相機模組的尺寸、裝配方便性、低成本及大量製造。晶圓級相機模組的出現即在反應此需要，然而，如前所述，其欲達到此目標首要解決良率之疑慮。其實，早在2004年Nokia即主導SMIA（StandardMobileImagingArchitecture）標準，以利模組體積標準化、小型化、不同供應商產品相容度、加速模組開發與手機組裝速度等。至今Nokia仍持續推動此標準，與之配合之供應商產品不論任何畫素皆需符合SMIA規範。Nokia為全球手機最大品牌廠，市占率約四成，也是台灣手機相機模組廠未來市場成長之主要動力，長期在晶圓級相機模組應勢而起之下，未來手機相機模組之設計與製程，不論在低、中、高階產品皆朝標準化之可能性大為提高