イメージセンサー：光を読む画素と信号処理

画素は光を電気へ変える

センサー表面には光を受ける多数の画素が並び、光の強さを電気信号に変換する。その信号を読み出し、数値化して画像として使う。解像度は重要だが、暗い所の感度や明暗差を同時に表せる範囲も性能を左右する。

裏面照射と積層

裏面照射では光が届く経路を工夫する。積層CISでは画素のチップと信号処理のチップを上下に重ね、それぞれに適した工程を使える。画像を読む部分の高度化が、ロジック製造や接合への需要も作る。

読み出すタイミング

ローリングシャッターは行を順次読むため、速く動く対象で歪みが生じ得る。グローバルシャッターは画素の露光タイミングをそろえる仕組みを使う。産業の検査・ロボットとスマホでは、必要な速度・画質・費用が違う。

見る以外のセンシング

ToFは光の飛行時間等から距離を測り、SPADは非常に微弱な光を検出する構造。EVSは画像の変化に反応する。すべてを画素数だけで比較せず、用途の要求に応じて光学系・電力・信号処理を合わせる。

企業の分担

Sony、Samsung、onsemi等の製品企業に加え、Tower等のCIS製造技術、浜松ホトニクスの光検出器がある。画素メーカーとカメラモジュール、レンズ、画像処理半導体の企業を分けると、カメラ台数の増加が誰の売上になるかを追いやすい。

売上は何で決まるか

機器台数×カメラ数×センサー単価が出発点だが、ウエハ需要にはセンサー面積、積層チップ、歩留まりが影響する。完成カメラモジュールの価格を半導体だけの単価としない。

費用と利益の構造

画素の微細構造、ロジック層、接合、光学処理、画質検査の費用。大型化で一ウエハから取れる枚数は減り、欠陥影響も変わるため、高単価と高利益は同じではない。

競争優位を見る

画素構造・回路・製造を合わせた画質と、顧客光学系・処理への対応。車載や医療では信頼性・供給寿命も大きい。

サイクルと時間差

スマホの新製品周期と高級機ミックスに加え、産業設備投資・車載の長い認定が重なる。用途を横断した単一の成長率では動きを捉えにくい。

確認するKPI

• 用途別出荷・高級機比率
• センサー面積と積層構成
• 良品率・稼働
• 車載・産業の新規認定

読み違えやすいこと

• 画素数が多いほど全用途で優れる
• スマホ台数が横ばいならウエハ需要も横ばい
• 光センサーはすべてCMOS半導体

確認したい問い

• 高性能化による単価増と必要ウエハ面積増のどちらが大きいか
• 画素・ロジック・接合のどこに制約があるか

• 積層・Cu-Cu接合
• 車載カメラ・産業検査の要求
• カメラモジュールとの価値配分