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Toujours une longueur d'avance

L’avenir des capteurs CCD : Assistons-nous à la fin d’un secteur ?

10 mars 2015

Sony a récemment annoncé son intention d’arrêter la fabrication de capteurs CCD sur wafer de 200 mm dans son usine japonaise de Kagoshima ainsi que la production de la majorité de ses capteurs CCD destinés à l’industrie. Mark Williamson, Director - Corporate Market Development de STEMMER IMAGING, explique les conséquences de cette décision pour les professionnels du secteur de la vision industrielle et les clients de STEMMER IMAGING.

Question : Les capteurs CCD ont joué un rôle stratégique essentiel pour le développement du marché de l’imagerie et de la vision industrielle, marché sur lequel Sony est le distributeur le plus important. Qu’est-ce qui a motivé cette décision?

Mark Williamson : Dans le secteur des caméras vidéo, les capteurs CCD ont remplacé la technologie des tubes, héritage de l’industrie cinématographique, où la caméra fonctionnait en mode free running uniquement. Le développement de cette nouvelle technologie de capteurs a rendu possible le rajout de fonctions spéciales sur les caméras afin de permettre le déclenchement automatique, et par conséquent la synchronisation à la ligne de production. Cela a fait croître de façon spectaculaire le secteur de l’imagerie au stade où nous le connaissons aujourd’hui. Cependant, alors que les capteurs CCD de Sony occupent la plus grande part du marché de la vision industrielle, le principal domaine d’utilisation des capteurs d’images se trouve sur des marchés plus grands, comme ceux des caméras grand public, des téléphones portables, de la vidéosurveillance et ou de l’industrie cinématographique. L’importance des CCD pour l’humanité a été reconnue par l’attribution du prix Nobel de physique en 2009. Mais ces dernières années, les capteurs CCD ont laissé peu à peu la place aux CMOS sur ces marchés à fort volume. Cette évolution a ainsi entraîné une baisse de rentabilité dans la chaîne de production des wafer pour CCD, même si les commandes passées par l’industrie représentent plus de 5% des ventes totales de CCD. Leur fabrication n’est donc plus viable financièrement.

Historiquement, les capteurs CCD ont toujours été plus performants que les CMOS en termes de qualité d’image. Avec sa décision, Sony veut-il rendre difficile l’accès à des capteurs haut de gamme ?

Pas du tout! Il est vrai que, traditionnellement, les capteurs CMOS ont la réputation de fournir une qualité d’image moins bonne. Cependant, les capteurs actuels surpassent la qualité d’image des CCD de Sony en termes de bruit et de gamme dynamique. Ils offrent également de nombreux avantages : vitesse, faible consommation d’énergie, moins de composants électroniques, élimination de l’équilibrage des taps. Tout cela prouve qu’il s’agit là d’une évolution technologique naturelle. Les CCD haut de gamme de ON Semiconductor (autrefois Truesense et Kodak) ainsi que les CCD plein cadre de Teledyne DALSA, utilisés dans la photographie professionnelle, sont toujours disponibles pour des applications de pointe, même si à long terme les CMOS vont également investir ce marché.

Existe-t-il d’autres avantages des CMOS par rapport à la technologie des CCD ?

En ce qui concerne la fabrication, les capteurs CMOS peuvent être montés sur des wafers standards, sur des lignes de production conventionnelles. D’un point de vue technique, la possibilité de monter le capteur et les circuits électroniques en un seul système simplifie le design de l’appareil et permet d’intégrer des fonctions supplémentaires. La possibilité de réaliser différents ROI (regions of interest) ainsi que de régler linéairement le débit d’images en fonction de la zone à analyser assure une plus grande flexibilité lors des applications. D’autre part, une plage dynamique étendue et un meilleur déchargement électrique lors d’une saturation (anti-blooming) rendent la caméra plus tolérante aux changements de lumière.

Quel pourcentage de caméras CCD STEMMER IMAGING vend-il aujourd’hui par rapport aux caméras CMOS ?

En 2010, 22% des caméras que nous avons vendues utilisaient un capteur CMOS. Cela a augmenté de 58% en 2014, avec 32% de caméras utilisant des capteurs CCD de Sony et la partie restante des CCD haut de gamme. Et comme presque toutes les nouvelles caméras sont aujourd’hui équipées de CMOS, on peut prévoir d’ici à quatre ans un passage naturel vers 80% de parts de marché pour les CMOS.

D’après vous, comment la décision de Sony va-t-elle peser sur les chiffres ?

Bien que Sony ait annoncé l’arrêt de la production des CDD, celle-ci va pourtant continuer jusqu’en 2017. Les dernières livraisons sont prévues pour 2020, ou plus tard en fonction des modèles commandés. Cette évolution suit une tendance naturelle à la baisse, qui risque de se stabiliser, voire de s’accélérer. Avec l’excellent rapport qualité/prix des nouvelles caméras CMOS, on peut naturellement s’attendre à ce que les nouveaux modèles utilisent des capteurs CMOS.

Suite à cette annonce, quels sont les projets de STEMMER IMAGING ?

Comme les capteurs CCD de Sony seront pour la plupart disponibles jusqu’en 2026, les fabricants de caméras devront anticiper les quantités dont ils ont besoin. Chaque fabricant peut ici choisir sa façon de procéder, soit en stockant des capteurs, soit en demandant aux clients de maintenir leurs engagements d’achat. Chez STEMMER IMAGING, nous sommes en contact avec tous nos fabricants de caméras afin de connaître leur politique commerciale. Nous communiquerons à nos clients les changements éventuels dans le cas où ceux-ci affecteraient la disponibilité des articles commandés. En fonction de leur durée de vie, certaines familles de caméras seront encore disponibles jusqu'en 2026.

Quels conseils pourriez-vous donner aux professionnels du domaine de l’imagerie et de la vision industrielle qui utilisent des caméras CCD ?

Pour les fabricants de produits OEM qui utilisent des caméras CCD, nous pensons qu’il n’y a aucun besoin immédiat de changer d’appareil. Si vous possédez une caméra qui risque de devenir obsolète, nous vous prévenons en général avec un délai de 6 mois dans le cadre de notre programme « Durée de vie des appareils ». Cependant, si vous choisissez un produit pour une nouvelle application, nous vous recommandons de choisir une caméra avec un capteur CMOS car ce modèle sera plus longtemps disponible sur le marché et le rapport qualité-prix en sera bien meilleur. Mais si vous souhaitez continuer à utiliser des capteurs CCD, vous pourrez toujours vous les procurez chez d’autres fournisseurs.

En arrêtant la production de ses capteurs CCD, Sony quitte-t-il le marché des capteurs d’imagerie industrielle ?

Sony innove depuis déjà un certain temps dans le domaine des capteurs CMOS et a fait de gros investissements pour élargir ses capacités de production des wafer CMOS. Le groupe a annoncé le lancement de sa première famille de capteurs CMOS utilisant un obturateur de type « Global Shutter » sous le nom de Pregius, destinée directement au marché de l’imagerie et de la vision industrielle. Nos caméras fonctionnent déjà avec le premier modèle de cette série, nommé IMX174, plus performant que l’équivalent CCD de Sony. Avec une feuille de route claire qui prévoit la production de nouveaux modèles, Sony continuera d'occuper le marché de la vision industrielle.

Quels sont les autres acteurs présents sur le marché de la vision industrielle ?

Depuis plus de 10 ans, nous avons vu de nombreuses petites entreprises commercialiser des capteurs d’images CMOS pour des appareils peu coûteux ou pour des utilisations très rapides, là où les CCD ne peuvent plus rivaliser. En combinant l’innovation à l’acquisition, certaines de ces entreprises ont depuis peu pris une réelle importance sur le marché. Certes Sony a toujours été le principal fournisseur de CCD dans le secteur de la vision industrielle, cependant, il ne va pas forcément jouer ce même rôle prédominant avec les capteurs CMOS, ce qui ouvre plus de possibilités sur ce marché. À côté de Sony, les principaux acteurs sont ON Semiconductor, CMOSIS, e2v et Teledyne DALSA. Ce dernier est notre partenaire direct, et cela nous permet d’influer sur leur stratégie dans le secteur des capteurs. Les besoins des clients nous fournissent ici des données très précieuses pour orienter cette stratégie.

Parmi cette multitude de fabricants et de capteurs, comment faire le bon choix pour mon application ?

Comme tout produit, chaque modèle de fabricant comporte des avantages et des inconvénients. STEMMER IMAGING a son propre centre de test de caméras EMVA 1288 qui permet de définir les caractéristiques des caméras et donc des capteurs, au-delà de la fiche technique. C’est un grand avantage qui vient s’ajouter à notre excellente connaissance des capteurs et de la technologie des caméras, à notre accès à la plupart des fabricants de caméras, et donc aux capteurs les plus intéressants pour notre marché. Nous sommes ainsi bien placés pour conseiller nos clients et trouver avec eux les capteurs et les caméras les mieux adaptés à leur application. Si vous êtes prêts à migrer vers la nouvelle génération de capteurs CMOS, nous sommes prêts à vous aider.

Sony

Köln, Germany

L'intérêt de STEMMER IMAGING pour la palette Sony porte principalement sur les produits industriels haut de gamme comme les caméras monochromes et couleur ou les moniteurs vidéo introduits il y a bien des années.

STEMMER IMAGING

Puchheim, Germany

STEMMER IMAGING est une société active dans le domaine de la vision industrielle depuis 1987. Offrant une très large palette de produits et de services, l'entreprise est aujourd'hui le plus grand fournisseur de technologie de vision en Europe. En 1997, STEMMER IMAGING a présenté Common Vision Blox (CVB), une bibliothèque de programmation puissante pour le développement et la mise en œuvre de solutions de vision rapides et fiables, utilisée avec succès dans plus de 40.000 applications de part le monde.

Teledyne DALSA

Waterloo, Canada

La société canadienne Teledyne DALSA Inc., une filiale du groupe Teledyne Technologies Inc., offre dans le domaine du traitement d'images numériques un très large éventail de produits de vision industrielle. Outre les caméras linéaires, l'entreprise propose des particularités technologiques : des caméras linéaires TDI (Time Delay Integration), des caméras Multitap, haute vitesse, matricielles et à haute résolution, des cartes d’acquisition d’images PCI pour chaque type de caméra, des systèmes de traitement embarqués, des outils logiciels et des systèmes de traitement d’images intelligents IPD pour des tâches très diverses de contrôle qualité, de contrôle d’intégralité et d’erreurs.