上個世紀,伊斯曼柯達(Eastman Kodak)公司憑借模擬膠片技術成為家喻戶曉的品牌,但眼下卻受到來自數字技術的威脅。為此,柯達公司將采取一系列引人注目的措施將其未來的命運與主流的數碼成像技術緊密聯系在一起。

柯達將推出其首款用于消費類數碼相機和照相手機的CMOS圖像傳感器,并將對外授權該傳感器的知識產權(IP)。

新產品的推出反映柯達為了迎合現實而在業務和技術方面做出戰略轉移,而這兩點現實就是:一、消費類產品成為市場的驅動力；二、為了更好地服務這個市場,就必須與他人合作。新傳感器的面市是源于科達去年收購了國家半導體公司的成像業務部門。這些傳感器由IBM制造,而臺積電(TSMC)已經得到傳感器IP的授權。柯達還與德州儀器(TI)合作,共同研制基于柯達傳感器和TI Omap處理器的參考設計。此外,柯達還外包了許多一貫由自己進行的測試等相關支持業務。

數十年來,這家成像巨頭一直都在進行CMOS和電荷耦合器(CCD)的研發工作,但此前,這些研究只專注在諸如專業數碼相機、機器視覺以及醫學成像等高性能應用領域。在大眾化的數碼攝像市場,柯達一直沒有推出圖像傳感器；甚至在其廣受歡迎的EasyShare系列家用數碼相機中所使用的都不是自家的傳感器。

柯達圖像傳感器方案部的營銷經理Michael DeLuca認識到:“我們要打入主流市場。”

但這也許并不容易。目前,美光科技、MagnaChip半導體公司、Omnivision科技公司、三星、 松下和賽普拉斯半導體等公司都在競相為主流市場提供百萬像素CMOS圖像傳感器。此外,與其它任何CMOS傳感器供應商一樣,柯達還要抵御來自日本的CCD圖像傳感器制造商的競爭。

因此,曾一度堅持從研發到測試都由自己來做的柯達也改變了其獨樹一幟的風格。今天,為幫助其CMOS圖像傳感器進入照相手機市場,柯達與TI和臺積電展開了大規模合作。

IBM為柯達首款自主研發的310萬和500萬像素CMOS圖像傳感器提供代工。柯達還將對外授權其用于PIN光電二極管、四晶體管及共享像素架構的成像IP。將這些技術整合在一起,柯達能實現更低噪聲的設計并提高弱光條件下的感光性。

并非初試身手

這并不是柯達首次在消費類CMOS傳感器領域一試身手。早在1997年,摩托羅拉的前CEO George Fisher在柯達擔任CEO時,柯達就與摩托羅拉結盟。但當時CMOS技術尚不成熟,在質量上還不能與CCD競爭,DeLuca表示。

盡管如此,DeLuca認為,二者的合作使柯達掌握了如果想在CMOS圖像傳感器市場取得成功就不可缺少的一些經驗。關鍵之處包括:將內外部技術相結合,為廣泛的市場認同打造基礎；以及對代工要予以更多關注。

圖1: 共享像素架構

于是柯達去年選擇了IBM作為代工伙伴,兩家公司聯合開發了用于柯達CMOS傳感器的工藝技術。“IBM的微米 CMOS銅制造工藝已被證明是其中的關鍵,”DeLuca表示,“因為該工藝采用的薄銅能夠減小傳感器的厚度。”IBM在其位于佛蒙特州的晶圓廠生產310和500萬像素傳感器。

柯達還向臺積電授權了其關鍵的CMOS制造技術。這樣的安排或許會導致一種很微妙的局面:借此,柯達的競爭對手有可能會與臺積電簽署協議,在柯達授權的內核IP基礎上生產傳感器。

同時,在柯達與TI的合作中,雙方將通過整合柯達的CMOS傳感器與TI的Omap來開發一個參考設計,Omap是一個在手機和其它手持設備中頗為流行的處理器平臺。同樣,柯達將晶圓針刺、測試、IC和芯片級封裝以及質量流程檢查等工作轉移給了一系列領先的外部服務公司。

考慮到近期CMOS傳感器市場的收購風暴,一個現存的問題就是柯達所有這些努力是否力度不夠且為時過晚？今年年初,韓國的MagnaChip公司收購了CMOS傳感器開發商IC Media。而去年收購比利時FillFactory NV公司(是有源像素CMOS傳感器技術的先驅)的賽普拉斯半導體新近發布了其首款3百萬像素CMOS圖象傳感器。美光科技自2001年末接手Photobit公司后,就成為市場中一股不可忽視的力量。

去年柯達也進行了一次收購行動,挑選了國家半導體公司的成像業務。此前,雖然柯達擁有自己的CMOS傳感器研發隊伍,但是國家半導體的加入增強了其在先進混合信號電路設計方面的技術。

Future Image公司《移動成像報告》的執行主編Tony Henning并不認為移動成像市場的機會之門已經關閉。“就這點而言,每一次收購似乎就意味著一個新的入口。”Henning表示,“例如,國家半導體退出了,但柯達又進來了。因此,這個行業的從業公司總數并沒有減少。”

“因為照相手機的市場尚未成熟,如果柯達有充分的理由證明其器件能夠提供滿意的圖像質量,那么柯達就沒有喪失在CMOS傳感器市場的機會。”Henning表示,“柯達仍擁有全球首屈一指的攝影品牌。”他強調道,“另外,柯達預計會利用其數量可觀的成像IP套件來幫助模塊/手機制造商和運營商促使用戶認識到:移動成像是可行的。”

工作原理

柯達如何才能證明其3百萬像素傳感器更勝一籌呢？業內分析人士指出,事實上不可能對各種產品進行一一比較,這主要是因為在任一相機系統中,圖像傳感器僅僅是決定圖片質量的一個關鍵因素,其它因素還包括鏡頭和圖像處理器。

即便如此,柯達仍將竭力使其傳感器的質量達到一定水平。“柯達的Pixelux技術將中轉門(transfer gate)引入到像素電路設計中,關閉中轉門能夠從電氣上絕緣光電二極管,從而為實現真正的相關雙采樣提供條件。”DeLuca介紹,“其結果是得到可提高圖像質量的低噪音設計。”另外,通過采用共享像素架構,柯達工程師為光電二極管提供了充足的空間,否則,由于在電路設計中集成了中轉門,將不得不把光電二極管做得更小。

共享像素架構還允許一些獨特的讀出選擇,例如,分別讀取每個像素、一次讀取兩個或四個像素等。據柯達透露,同時讀取成像陣列上的多個像素能夠在弱光情況下提升感光度。

據來自市場調研公司In-Stat的統計,用于數碼相機和照相手機中的圖像傳感器的出貨量正在全線飆升,而且CMOS傳感器出貨量的漲幅要遠高于CCD。數碼相機用CMOS圖像傳感器的總收入在2001到2008年間有望以兩位數增長,而CCD的增幅則為一位數。

作者:吉田順子