MEMS陀螺儀 Kionix 光學防手震 加速度計

實現OIS/數位自動對焦 MEMS進軍手機鏡頭模組

2014-01-13
MEMS應用將擴散至手機鏡頭模組。行動裝置品牌廠正努力尋求畫素升級以外的手段,改善相機攝影品質,並競相將數位相機功能引進手機,包括以MEMS陀螺儀打造的光學防手震,以及透過MEMS致動器實現的數位自動對焦,為MEMS業者的發展捎來佳音。
宏達電於2013年初發表新一代旗艦機種New One時,釋出的畫素規格僅400萬,跌破業界眼鏡。無獨有偶,蘋果(Apple)最新上市的iPhone 5S也把鏡頭畫素鎖在800萬等級,沿用前款產品規格,雖然看起來與其他重量級品牌廠動輒千萬畫素的機種格格不入,但這種反向操作的策略卻已逐漸在業界發酵。

隨著手機鏡頭畫素升級腳步趨緩,各種高速影像處理、高感光、寬動態範圍(HDR)、數位自動對焦(Auto Focus)和光學防手震(OIS)等新技術也紛紛出籠。其中,數位對焦與光學防手震都是數位相機既有的功能,導入行動裝置後,前者可望採用微機電系統(MEMS)致動器(Actuator)取代傳統音圈馬達(VCM)架構,以縮減鏡頭模組占位空間;而後者則利用MEMS陀螺儀在低照度或移動等環境因素影響下提升照相品質,也日益受到關注,在在為MEMS晶片商開闢新的應用版圖。

現階段,行動品牌廠正紛紛在鏡頭模組中導入雙軸陀螺儀,以引進數位相機中的實體光學防手震,改善既有數位防手震方案的精準度及解析度品質不佳等缺點,此將刺激陀螺儀出貨動能並加速其價格下滑,逐步成為高階智慧型手機和平板裝置標配。

Kionix台灣區總經理洪育浩表示,隨著高階平板手機(Phablet)與平板裝置市場競爭加劇,品牌廠無不絞盡腦汁為產品增添新的功能特色,由於拍照與攝影係行動裝置用戶最常使用的功能之一,因此也激勵業者率先從鏡頭技術升級著手,期提升手機攝影品質。

OIS應用升溫 陀螺儀全速滲透手機

基於MEMS陀螺儀的光學防手震技術更已成為品牌業者布局焦點,包括宏達電、諾基亞(Nokia)最新旗艦機種皆已採用,而其他手機廠也爭相研發,可望驅動光學模組組裝技術革新,並將刺激MEMS陀螺儀出貨動能。

光學防手震功能在數位相機中已行之有年,係透過雙軸MEMS陀螺儀量測鏡頭偏移角度,以進行鏡頭方向校正,防止用戶拍照時晃動而影響照片品質;近來隨著陀螺儀規格精進及手機廠力行差異化設計策略,才開始在行動裝置中嶄露頭角。相較於現有以軟體演算法補償位移的數位防手震方案,光學防手震可實現更高的精準度,且不會犧牲影像處理速度和解析度品質。

事實上,過去由於MEMS陀螺儀晶片尺寸、耗電量與價格偏高,且大多僅用於優化行動裝置遊戲體驗,因此品牌廠及OEM業者並未大舉導入。不過,洪育浩強調,值此手機廠加緊升級鏡頭模組功能之際,陀螺儀已在行動裝置中找到新定位,未來除可在高階機種的九軸MEMS感測器設計中搶占一席之地外,亦將進駐鏡頭模組的光學防手震機制,促進MEMS業者營收增長。

因應市場需求,洪育浩也透露,Kionix近期將發布多軸陀螺儀樣品,並將於2014年第一季導入量產;目前則攜手鏡頭模組廠加緊開發組裝技術,初期目標將鎖定平板、二合一(2-in-1)筆電等拍照時容易產生晃動的產品,終端裝置可望於2014上半年問世。

意法半導體類比、微機電與感測器技術行銷經理李炯毅(圖1)強調,意法半導體推出陀螺儀的時間較早,技術成熟度與產品規格均極具市場競爭力,已率先投入開發MEMS陀螺儀和鏡頭校正驅動器的整合型晶片,將進一步微縮光學防手震模組體積,有助吸引光學模組組裝廠和手機製造商青睞;此外,該公司亦已展開更前瞻的穿戴式電子鏡頭相關應用設計。

另一方面,數位自動對焦則是MEMS業者可望在鏡頭模組市場攻下的第二座灘頭堡。

數位自動對焦火紅 MEMS致動器身價翻漲

圖1 意法半導體類比、微機電與感測器技術行銷經理李炯毅認為,MEMS技術在行動裝置和穿戴式電子的應用將愈來愈豐富。

李炯毅表示,傳統用於鏡頭對焦的音圈馬達大多是機械式結構,對手機輕薄度、功耗都有影響,導致品牌廠殷切尋找替代方案,並將研發重點轉向新一代數位對焦方案,帶動相關MEMS致動器的需求。

為搶占市場先機,DigitalOptics已率先發表MEMS自動對焦模組,不僅功耗只有音圈馬達1%,還可充分利用半導體製程優勢,將精準度推升至微米級,實現更高的對焦準確性。不過,由於音圈馬達組裝技術相當成熟,而MEMS方案對光學模組組裝廠來說則是全新領域,因此最終產出的模組良率、穩定性與可靠度仍須經過一段學習曲線才能上軌道。

也因此,李炯毅指出,意法半導體正串連相關元件供應商,並運用系統級封裝(SiP)技術,積極克服模組組裝技術桎梏;同時已有手機品牌廠預計在新機中導入該技術,並與該公司密切研擬軟硬體設計,將有助縮短技術學習曲線。

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