MEMS摄像头优劣势分析

MEMS是Micro-Electro Mechanical System的缩写，即微型电子机械系统，即使用传统的半导体工艺和材料，在芯片上制造微型机械。手机上使用的加速度传感器、麦克风（硅麦）和陀螺仪都使用了MEMS技术。

而MENS摄像头即采用半导体工艺制造的微机系统，由美国Digital Optics Corporation（以下简称DOC）公司主导。欧菲在3月28日发布公告，拟收购DOC摄像头方面资产，MEMS摄像头再度热门并令业界争论不休。

MEMS摄像头结构

MEMS摄像头就是用MEMS机构来驱动镜头组移动从而实现自动对焦功能的自动对焦摄像头。VCM摄像头是由音圈马达驱动镜头组移动实现自动对焦的。

MEMS摄像头比VCM摄像头结构更简单。

优势一、速度快

MEMS器件非常微小，因此MEMS机械可以迅速完成动作。同时MEMS器件刚性非常大，使整个系统的稳定性要比VCM高得多。MEMS推动镜头组运动80微米只需要不到300毫秒，而传统的VCM耗时就可能要长得多。另外，当镜头组到位后，MEMS器件只需要不到10毫秒即可进入稳定状态，而VCM则需要50毫秒左右，才能吸收掉零件的震动达到稳定状态。

据DOC官方数据，MEMS摄像头对焦速度要比普通的VCM摄像头快7倍，是一个非常惊人的数字。正是由于对焦快，MEMS摄像头可实现“先拍照后对焦”的光场摄影模式，也是MEMS摄像头一大特点。

　　优势二、精度高

由于和电子系统紧密结合在一起，MEMS可以非常容易的实现超高精度的闭环控制，因此MEMS的准确性会明显高于VCM，不论是在分辨率还是重复定位上，MEMS都可以实现小于1微米的精度，而VCM则通常只能做到10～20微米。

同时，由于是使用半导体工艺制造的，MEMS机构本身的一致性也要远高于VCM，具体来说，镜头中心偏移量方面，VCM一般只能控制在50微米左右，MEMS却可以做到惊人的0.1微米；而对画质影响非常重大的镜头组光轴偏斜，VCM的平均误差是0.26度，MEMS则只有0.05度，这个优势可以极大的提升画面边缘成像效果。

　　优势三、功耗低

MEMS工作时的典型功耗只有VCM的1%左右，由此导致的低发热也可以让摄像头组件降温10度。发热量减小，对摄像头传感器成像质量非常有利，因为传感器对温度非常敏感，在高温情况下噪点增加，成像质量下降。

　　优势四、体积小

由于硅机械对于空间利用率的进步，MEMS摄像头可以实现比传统VCM摄像头更薄的最终模组尺寸，差距可以到1毫米，这对于现代手机设计而言是非常重要的一个优势。在横向尺寸上比传统VCM节省更大。

　　缺点一、画质差

MEMS摄像头画质差是一个比较复杂的问题。由于MEMS器件位移量小，因此对于镜头组的设计有着特殊的要求。传统的VCM可以轻松做到500微米甚至1毫米级别的行程范围，而MEMS则只能实现80微米。这就意味着，传统摄像头可以把整个对焦范围安排在这1毫米的镜头行程中，MEMS却只能利用这小小的80微米。

因此，对于小行程下大对焦范围的需求，MEMS必须使用景深极浅的特殊镜头，这类镜头的偏光角度更大，画质也不如主流的VCM镜头，这导致MEMS摄像头目前在成像素质上达不到顶级VCM镜头的效果。

也有业界人士提出，既然画面效果达不到顶级VCM产品，结合尺寸小的特点，是否可以考虑做前置自动对焦摄像头呢？

缺点二、抗摔差

硅是一种很脆的材料，因此MEMS机械比较脆弱。手机里的加速度计也是由MEMS弹簧提供支撑，其工作重量非常小，因此并不会在一般震动中损坏。但MEMS摄像头不一样，镜头的重量相对较大，因此MEMS机构很容易在剧烈震动中损坏。

比如跌落测试，普通VCM摄像头可通过1.5米跌落测试，而MEMS摄像头只能通过1.2米以跌落测试。较弱的抗跌落可靠性是该产品的一大劣势。

　　缺点三、资源少

传统的VCM摄像头资源非常丰富，从镜头、VCM马达、CMOS传感器到摄像头封装，厂商和产品应有尽有，而MEMS摄像头目前仅DigitalOptics Corporation一家。从手机制造商的角度看，并不希望采购产品由单一供应商提供，这意味着手机制作厂商对产品的控制力变弱，风险性增加。这是MEMS摄像头最大障碍，商业化难度大。

缺点四、优化难

MEMS摄像头最大优势在速度快，但是对焦速度并不单纯取决于驱动机构的速度，VCM通过闭环控制，也可以做到0.3秒以下的动作速度，最终决定对焦速度的依然是整套系统：从硬件到软件，从驱动到控制，优化在这里面起到的作用要远高于硬件。

综合看，MEMS摄像头优势和劣势同样明显，但可靠性、资源单一性矛盾突出，产品普及非常困难。究竟MEMS摄像头未来将发展如何，我们拭目以待吧。