CMOS和CCD圖像傳感器概述
隨著各式消費性電子的興起,圖像傳感器已成為半導體業(yè)中最耀眼的明星產(chǎn)品之一,而在圖像傳感器中,CCD傳感器與新興成長的CMOSSensor也逐漸找到自己的應用市場,希望成為市場上的主要技術。CMOS圖像傳感器與CCD傳感器相比具有感光低、信噪比高的缺點,但是其仍具有低功耗、低成本等優(yōu)點。
針對全球ImageSensor(影像傳感器)IC元件市場分析,2010全球ImageSensor組件應用市場規(guī)模為7.1億美元,在經(jīng)過融風的影響后,仍持續(xù)呈現(xiàn)正成長趨勢。TRI預估在2012年mageSensor市場之規(guī)模將近8.5億美元;ImageSensor市場占比尤以CMOSSensor之比重極高,平均占比約在9成左右;
針對CMOSSensor市場規(guī)模分析,2010年CMOSSensor組件整體市場規(guī)模為6.3億美元,占整體ImageSensor市場89%,整體市場趨勢平均維持90%的區(qū)間范圍。而在各項消費性電子搭載的滲透偏高的態(tài)下,未來成長幅趨緩進入產(chǎn)業(yè)成長成熟期,TRI預估CMOSSensor在2011成長為13%,未來將追求在技術像素及制造成本上的進步。
CMOSSensor為相機模塊應用市場最重要的影像傳感器應用組件,其中應用占比最高的為通訊電子商品,占整體CMOSSensor市場的70%,而CMOSSensor市場的主要應用包括安全系統(tǒng)、車用系統(tǒng)、PC相關周邊應用、數(shù)碼相機等。IPad帶動的平板電腦市場是CMOSSensor成長最快的應用市場。
安防攝像機的應用市場占圖像傳感器市場值1成之間,過去多使用CCD作為影像傳感器,近CMOS Sensor的性能不斷提升,開始打入長久為CCDSensor獨占的市場,主要偏向較低價的安防攝像機;
CCD與CMOS的技術特點
CCD與CMOS的技術特點主要在于成像過程,集成度,功耗,性能指標等方面。
1)成像過程
CCD和CMOS使用相同的光敏材料,因而受光后產(chǎn)生電子的基本原理相同,但是讀取過程不同:CCD是在同步信號和時鐘信號的配合下以幀或行的方式轉移,整個電路非常復雜,讀出速率慢;CMOS則以類似DRAM的方式讀出信號,電路簡單,讀出速率高。
2)集成度
采用特殊制造工藝的CCD讀出電路比較復雜,很難將A/D轉換、信號處理、自動增益控制、精密放大和存儲功能集成到一塊芯片上,一般需要多個芯片組合實現(xiàn),同時還需要一個多通道非標準供電電壓。借助于大規(guī)模集成制造工藝,CMOS圖像傳感器能非常容易地把上述功能集成到單一芯片上,多數(shù)CMOS圖像傳感器同時具有模擬和數(shù)字輸出信號。
3)電源、功耗和體積
CCD需多種電源供電,功耗較大,體積也比較大。CMOS只需一個單電源(3V~5V)供電,其功耗相當于CCD的1/10,高度集成CMOS芯片可以做的相當小。
4)性能指標
CCD技術已經(jīng)相當成熟,而CMOS正處于蓬勃發(fā)展時期,雖然目前高端CMOS圖像質量暫時不如CCD,但有些指標(如傳輸速率等方面)已超過CCD。由于CMOS具有諸多優(yōu)點,國內外許多機構已經(jīng)應用CMOS圖像傳感器開發(fā)出眾多產(chǎn)品。