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  数字影像技术--中国信息产业的突破口

(中国集成电路 7月)



  上个世纪八十年代初期,我国同南韩以及我国台湾地区同时起步发展微电子工业。南韩确立了集中攻占世界半导体存储器(memory)市场的战略,我国台湾则集中发展芯片加工业,依托全球庞大的专用芯片(ASIC)加工市场。二十年过去,南韩和台湾都在全球微电子行业占据了一个领域。而我国大陆微电子工业由于种种原因,没能确立一个长远的战略发展目标,集中力量攻占某个领域,结果,至今也没能在世界的信息产业结构中占据应有的位置。
  今天,南韩在存储芯片领域有着无可比拟的优势,台湾在芯片制造业方面举足,而美国则在PC中央处理器(CPU)及其它各种媒体处理器方面的国际领先地位无可争议。现在,人们已经形成共识,要振兴中国微电子工业,必须有国家的整体产品策略和发展战略,倾一国之力集中攻占一个领域。
  经过二十年的发展,中国的信息产业已经集聚了相当的实力,取得了相当的经验和积累。我们认为,当务之急不仅是资金和人才的问题,更关键的是在众多微电子技术产品的市场中尽快找到一个既适合中国现有科技水平和生产能力,又具有巨大市场潜力的新领域,并以此作为突破口力争抢占该领域的世界领先地位。只有这样,才能带动整个国家信息产业乃至国民经济的发展,从而在激烈的国际竞争中取得并保持领先地位。
  我们认为,这个最佳的突破口应该具有以下必要条件:
  1. 技术领域全新----可避免与现有的产品市场直接竞争;
  2. 市场规模巨大----可获得丰厚的利润并实现再投资;
  3. 生产工艺成熟----可利用中国现有的生产线进行大规模生产;
  4. 产品周期较长----可在较长时间内不被更小光刻尺度的产品所淘汰。
  从目前的情况看,我们认为具备这四个条件的最佳产品选择就是数字影像技术和产品。
  我们所说的数字影像技术,主要是指模数转换的CMOS技术,这是一种纯数字影像技术,比之传统的CCD图像技术,主要的优势在于其价格的低廉。美国国际市场调查公司-Dataquest的分析家认为,对于数码相机市场,价格因素是至关重要。尽管CMOS芯片在提高相片的图像质量(目前是130万像素)方面比CCD芯片(目前可达500万像素)略逊一筹,CMOS芯片却由于成本低廉而极具价格优势。用CMOS芯片,可以制造出价格低廉得多的数码相机,因此,CMOS技术越来越受到数码相机设计师们的关注。
  CMOS数字图像器件技术已经日趋成熟,与传统的CCD图像系统相比,CMOS数字图像器件系统的优势在于把整个图像系统集成在一块芯片上,从而使CMOS传感器系统具有集成度较高、所占空间较小以及总体价格较低等优点,低耗电量则是它的另一个突出优势。另外CMOS数字图像器件在成像质量上也有较大的提高,估计今年将达到200万像素。
  正是具备上述优势,市场对CMOS图像传感器的需求量正呈快速上升状态,经常出现缺货现象。预计采用这种技术的数码相机将占整个市场的30-40%。
3、广泛的用途
  数字影像芯片技术的应用范围非常广泛,主要是各种视讯产品,其中包括计算机摄像头、数码相机、数码摄像机、可视手机、各种用于工业、医疗、交通和安全等领域的摄像或拍照系统,以及具有特殊功能的图像拍摄或光电感应系统等。
数码影像技术的市场增长极快,潜力极大,每年都以30%的速度增长,预计到2005年数字影像芯片将有50亿美元的市场,增长速度达到30%。以数字影像芯片为核心部件的产品市场潜力也极大,其中:
  微机摄像头:2001年销量1200万台,预计2005年将达到1亿台。
  数码相机:2001年销量1800万台,较2000年增长幅度达55%。2005年将达到5000万台。
  数码打印机、扫描仪、数码相纸也将有极大的发展。
  其他应用工具:蜂窝电话、便携邮件阅读器、网络书写板、palm pilot、固定电话、通讯器、网络电话等也将普遍采用数字影像技术。
  尤为不可忽略的是移动数字影像的潜在市场,预计移动数字影像将以每年400%的速度发展,如手机、PDA等。据估计,到2002年末,欧洲将会有超过一百万的用户通过非PC设备上网,全球移动用户将达到10亿。2005年,四分之三的欧洲人会拥有一部网络手机,其中一半人会经常使用。
  2005年全球手机产量将达到5亿只。其中三分之一的手机会带有摄像头、短信息,多媒体信息包括文字动画静态和动态图像音乐,预计多媒体信息在2002年会普及。
4、中国的机遇
  尤其值得一提的是,相对于存储芯片、CPU这样已有一方霸主的产品,在数字影像芯片这个具有广阔前景的领域里,还处于群雄混战的局面。目前,象OmniVision、Kodak、Zoran、Motorola、IC Media、Surplus、Winbond等世界著名大公司以及至少十几个大学实验室都在认真致力于CMOS数码相机芯片的深入研究。其代表产品多为130万像素数码摄像芯片,有个别公司在开发200万像素摄像芯片。但是,至今尚没有一个占绝对优势的国家或地区出现。这也是历史和市场给我们的一个机遇,如果我们集中财力、人力、物力攻占这个领域就如同当初南韩攻占存储芯片领域,台湾攻占芯片制造领域一样,是完全有可能的。
  同时应当看到的是,经过二十几年的发展,我国集成电路经历了自主研发创业、引进提高和重点建设三个重要发展阶段,目前已经具备了相当的产业基础,形成了由七个芯片制造骨干企业、十几家封装厂、几十家主要设计公司以及关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体。集成电路设计、芯片制造和电路封装三业并举,在地域上呈现相对集中的趋势。2000年集成电路产量约58.8亿块,与1999年相比,增长了41.7%,销售额接近200亿元。
  华虹0.35微米、中芯0.18微米等国际主流芯片生产线的上马,使得中国具备了成为世界芯片制造中心的条件,同时也使得中国大陆本土形成了芯片设计、生产、封装的产业链。
  从市场看,中国的手机市场全球第一,PC市场即将超过日本跃居世界第二,国家计委数码相机产业专项规划,为芯片设计、制造行业提供了广阔的应用前景。所以,中国目前的状况已经是万事具备,只欠东风,这个东风就是中国的战略决策。
经过几年的快速发展,今天的数码相机技术已逐渐踏入成熟阶段,各品牌无论是机身设计、分辨率和储存介质,都已形成固定风格。各大厂商近期推出的高达400万甚至500万像素的数码相机已真正具备和传统胶片相机一较高低的实力。而数码相机市场也随之进入了高速增长期。近两年,数码相机从办公人员和摄像爱好者等的专用产品,一跃成为新一代数字家电的新宠,也使全球数码相机市场规模大幅增长。据日本日经Market Access调查,2000年全球数码相机的出货量达到1082.3万台,较1999年增长109.5%,预计2001年全球数码相机的出货量将达到1854万台,较2000年增长71%。随着价格的下跌和长假期的增多,2002年有望再创历史新高,成为市场的主流产品。
  从全球市场来看,就数码相机而言,美国和日本是全球两个最大的地区市场。2000年美国数码相机销量为488.9万台,占全球市场的44%;日本数码相机销量为265万台,占全球市场的25%。估计,2001年美国数码相机销量将达到650万台。再看中国市场,国内数码相机市场经过近几年的国外品牌开拓,逐步在中高端形成了层次分明的格局,但由于待开发的市场规模,垄断品牌还不可能在短期内形成。目前市场上的数码相机还是一些传统品牌,主要包括奥林巴斯、柯达、索尼、佳能、富士、爱普生、三洋等等。奥林巴斯、柯达"两大巨头"瓜分了近40%的市场,爱普生、佳能、索尼约占15%。
  2001年中国数码相机市场共计销售18.5万台,同比增长率为63.7%,销售额9.01亿元,同比增长率为40.3%。但根据信息产业部的市场调研报告显示,截至2000年第一季度,全国家庭数码照相机的渗透率仅为3%,在北京、上海、广州一线城市,数码相机的发展程度最高,同期渗透率4.4%。可见,中国的数码相机行业尚处于起步阶段,其中孕育着巨大的市场潜力。
  我们非常高兴的看到数码相机领域的快速发展和巨大的市场空间已经引起了政府部门的重视。为了在该领域拥有自己的核心技术,用"中国造"来与国外品牌竞争,国家计委已在2001年组织实施数码相机产业化专项,扶持国内企业发展数码相机技术。根据该计划,到"十五"末,我国数码相机整机产量达到500万台以上,届时"中国造"在国内市场占有率将达到50%左右。
  目前,我国在CMOS数字图像器件技术领域的技术水平正在和国际先进水平迅速看齐并在一定程度上形成了自己的国际竞争力。邓中翰博士创立的中星微电子有限公司就是其中的代表。 成立于1999年的北京中星微电子有限公司在2001年的3月就拿出了产品化的百万门级超大规模数码摄像专用芯片"星光一号",并于当年的7月将产品打入国际市场,成为国际著名品牌三星、飞利浦的视频摄像器专用芯片。2001年11月,该产品通过微软WHQL认证并实现了同微软WINDOWS XP操作系统的无缝连接。2002年成立仅两年的中星微电子同微软签署联合备忘录,成为微软推动全球数码影像技术的战略伙伴。