10年以前拍照手機(jī)盛行，加上便攜筆記本電腦和個(gè)人電腦監(jiān)視器配置嵌入式數(shù)碼相機(jī)，促使CMOS圖像傳感器銷售獲得巨大增長(zhǎng)，2006年登頂，達(dá)45億美元。但隨后產(chǎn)品市場(chǎng)走向成熟，制造商激增，圖像傳感器特別是用于拍照手機(jī)的產(chǎn)品供過(guò)于求而陷入困境，增速不穩(wěn)，起伏不定，直至2011年才重新走上增長(zhǎng)的道路。當(dāng)年即比2010年(45億美元)大幅增長(zhǎng)了29%而達(dá)58億美元。

　　到2016年以前，拍照手機(jī)盡管增速放緩，但仍是圖像傳感器的最大應(yīng)用產(chǎn)品，屆時(shí)將獨(dú)占半壁江山，占全體市場(chǎng)的50%，其間增速最快的則是汽車用圖像傳感器，2016年銷售值可達(dá)18億美元，占全體市場(chǎng)的17%，獨(dú)立數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)應(yīng)用的CMOS傳感器因其不斷取代耦合器件圖像傳感器而特具增長(zhǎng)潛力，相反，改進(jìn)后的拍照手機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模卻將相應(yīng)減少。

　　5年前當(dāng)傳感器市場(chǎng)成長(zhǎng)停滯時(shí)，若干制造商曾決定關(guān)門(mén)或出售他們的業(yè)務(wù)，但在新應(yīng)用驅(qū)動(dòng)新的增長(zhǎng)后，競(jìng)爭(zhēng)加劇，供應(yīng)廠商又一次出現(xiàn)增多?，F(xiàn)在世界最大的廠商依次是Omnivision，三星，Sony，ST，東芝，Aptina等，不管是自生產(chǎn)還是請(qǐng)人代工，大多已在應(yīng)用300mm晶圓。

　　圖像傳感器的發(fā)展及應(yīng)用

　　眼睛是人的視覺(jué)圖像來(lái)源，而圖像傳感器就是視頻采集設(shè)備的圖像接受裝置。圖像傳感器按形態(tài)分類一般有兩類：線型圖像傳感器、面型圖像傳感器。線型圖像傳感器多用在掃描儀、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等設(shè)備中。而面型圖像傳感器則廣泛的應(yīng)用在我們熟知的安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)、手機(jī)攝像頭、汽車倒車影像攝像機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品中。

　　剛剛我們說(shuō)到，圖像傳感器有CCD與CMOS芯片兩種。早期，我們通常認(rèn)為圖像畫(huà)質(zhì)優(yōu)秀的設(shè)備都采用CCD傳感器，而低成本產(chǎn)品則使用CMOS傳感器。但是新的CMOS芯片技術(shù)已經(jīng)克服了早期CMOS傳感器的技術(shù)弱點(diǎn)，傳感器的設(shè)計(jì)上相比老產(chǎn)品提升了低照性能、曝光模式等。拿目前流行的背照式CMOS傳感器來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)的CMOS圖像傳感器中，感光二極管位于電路晶體管后方，光線會(huì)通過(guò)微透鏡和光電二極管之間的電路和晶體管，那么進(jìn)光量就會(huì)因遮擋而受到影響。

　　背照式CMOS傳感器在圖像傳感器原件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上做了優(yōu)化，它將感光層的原件調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光線從背面直射進(jìn)去以增大芯片的感光量，這樣背照式CMOS圖像傳感器比傳統(tǒng)CMOS傳感器在感光靈敏度上有質(zhì)的飛躍，在低照度環(huán)境下，采用背照式CMOS傳感器的高清攝像機(jī)在聚焦能力、圖像畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)、圖像噪點(diǎn)控制等方面有了極大的性能提升。

　　背照式CMOS圖像傳感器除了優(yōu)秀的低照等性能外，還具有更好的高感光控噪性能。也就是說(shuō)在ISO提高之后，噪點(diǎn)會(huì)比CCD少得多。這在低照環(huán)境下的圖像采集有很大優(yōu)勢(shì)，高幀率性能更好。

　　背照式CMOS傳感器往往都是高速芯片，眾多芯片均支持全高清畫(huà)質(zhì)每秒60幀或更高幀率的圖像輸出，而在這方面CCD傳感器比較吃力?，F(xiàn)在主流的采用背照式CMOS傳感器的高清攝像機(jī)大多支持1080P@30fps全高清視頻或720P@60fps。而我們常見(jiàn)的CCD傳感器攝像機(jī)只能夠720p@25fps，支持1080P格式的CCD傳感器造價(jià)高昂。背照式CMOS傳感器像素可以再高些。

　　雖說(shuō)無(wú)論是背照CMOS或是CCD，都可以提高有效像素。但是背照式CMOS的構(gòu)造決定了傳感器面積不變的情況下，可以將有效像素進(jìn)一步提高，畫(huà)質(zhì)也能夠保持得比較好。相比之下CCD盲目提高像素的話，畫(huà)質(zhì)就會(huì)很差，而且隨著像素提高，芯片尺寸也在變大造成成本幾何倍數(shù)上升。

　　CCD傳感器制造工藝較復(fù)雜，采用CCD傳感器的攝像機(jī)價(jià)格都會(huì)相對(duì)比較高。事實(shí)上經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實(shí)際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS芯片的制造成本和功耗都要遠(yuǎn)低于CCD，所以很多高清攝像機(jī)廠家采用CMOS圖像傳感器。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。

　　而CMOS的產(chǎn)品目前畫(huà)面通透性一般，對(duì)實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光模式由于大多使用RollingShutter模式造成高速運(yùn)動(dòng)物體傳感器在捕捉時(shí)存在畸變的問(wèn)題，CMOS的成像質(zhì)量和CCD傳感器在畫(huà)質(zhì)要求較為嚴(yán)格的場(chǎng)景中還是有一定距離的。但由于低廉的價(jià)格以及高度的整合性，因此在日益迅速發(fā)展的高清攝像機(jī)市場(chǎng)中還是得到了廣泛的應(yīng)用。

　　深入CMOS技術(shù)發(fā)展

　　在視頻成像的領(lǐng)域中，自從CMOS芯片誕生以后，恐怕關(guān)于CMOS與CCD的爭(zhēng)論就沒(méi)有休止過(guò)。有的人說(shuō)，以CMOS的資歷它根本無(wú)法撼動(dòng)CCD的，也有人說(shuō)，CCD已經(jīng)成長(zhǎng)多年，太多的技術(shù)已經(jīng)形成定式，從而不利于它的更新。總之，伴隨著CCD與CMOS在傳感器市場(chǎng)的彼消此長(zhǎng)，這種關(guān)于CMOS的爭(zhēng)論就這樣一直在持續(xù)著。

　　如今，網(wǎng)絡(luò)高清成像的監(jiān)控已經(jīng)逐漸成為風(fēng)靡的趨勢(shì)一夜“殺來(lái)”。而CMOS傳感器在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像機(jī)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也重新激起了更多人討論的興趣。于是，CMOS的發(fā)展問(wèn)題也再一次的被人們所提起。如果說(shuō)，模擬監(jiān)控?cái)z像機(jī)的特點(diǎn)更能夠促進(jìn)CCD傳感器優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮的話，那么網(wǎng)絡(luò)高清的來(lái)臨是否能夠助長(zhǎng)CMOS叫板CCD的資本呢?近日，隨著第七屆全球數(shù)字監(jiān)控發(fā)展論壇的在京舉行，關(guān)于CMOS前景的討論也再一次的擺上了眾人的案頭。

　　1、源起3T—8T

　　近些年來(lái)，雖然CMOS芯片始終處在一個(gè)默默發(fā)展的態(tài)勢(shì)。但是由于一直以來(lái)受到CCD傳感器光環(huán)的覆蓋，所以很難得到人們更多的關(guān)注。不過(guò)，這也為CMOS的發(fā)展與騰飛提供了更多的積累過(guò)程。

　　從最早的3TCMOS芯片的誕生，到當(dāng)前8TCMOS技術(shù)的逐漸被得到信任。CMOS芯片可以說(shuō)默默的走過(guò)了很長(zhǎng)的一段發(fā)展之路。起初，3T的CMOS技術(shù)只是在簡(jiǎn)單的復(fù)位，成像效果的曝光等方面，有著不錯(cuò)的發(fā)揮，而這要是CMOS芯片最為初級(jí)的一個(gè)技術(shù)的體現(xiàn)。爾后，在之后問(wèn)世的4T芯片上，相關(guān)的設(shè)備主要在信號(hào)的采樣上得到了一個(gè)非常廣泛的提升。在工作中，CMOS傳感器會(huì)將曝光采樣時(shí)間分別在亮暗兩個(gè)不同的階段進(jìn)行同一場(chǎng)景的采樣，之后再將兩個(gè)效果進(jìn)行很好的整合，從而使清晰度，低照度能力等得到最大化的提升。也更好的實(shí)現(xiàn)了CMOS芯片對(duì)于smear的改良。

　　2、突飛猛進(jìn)

　　之后，為了更好的實(shí)現(xiàn)圖像處理能力，從CMOS的5T芯片開(kāi)始采用了更加革命性的改進(jìn)，在CMOS的技術(shù)應(yīng)用中，開(kāi)始應(yīng)用globalshutter技術(shù)，應(yīng)用較高的PLS，從而使CMOS單純的在安防，手機(jī)，和電能等簡(jiǎn)單的成像領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了向醫(yī)療應(yīng)用，機(jī)器視覺(jué)等高需求的方向邁進(jìn)。

　　6T技術(shù)實(shí)現(xiàn)后，CMOS將globalshutter的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了再進(jìn)一步的提升，實(shí)現(xiàn)了更高的寄生光靈敏度技術(shù)。也將CMOS芯片的高清成像能力整體提升到了一個(gè)更高的層次。后來(lái)，在6T技術(shù)的基礎(chǔ)上，CMOS芯片又增加了控制門(mén)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更快的視頻切換，可使其在應(yīng)用中達(dá)到比此前更高的成像速度，這就是我們所說(shuō)的7T技術(shù)?？梢哉f(shuō)，在專業(yè)性上，7T的CMOS芯片已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)非常高的水準(zhǔn)。

　　3、8TCMOS地位性飛躍

　　而如今，隨著8TCMOS芯片的出現(xiàn)，可以說(shuō)CMOS已經(jīng)走出一套具有自身特性的技術(shù)發(fā)展道路。在性能上，CMOS已經(jīng)不再是CCD技術(shù)的附庸。在低照度上，高靈敏度的技術(shù)支持已經(jīng)使夜間的噪點(diǎn)和照度幾乎和CCD并無(wú)差別。而在全局快門(mén)的應(yīng)用上，globalshutter不但徹底解決了拍照時(shí)的拖影問(wèn)題，同時(shí)也CMOS下的高速成像變?yōu)榭赡堋Ｗ詮?TCMOS問(wèn)世以來(lái)，CMOS傳感器已經(jīng)可以達(dá)到300fps以上甚至更高的幀速率。而其所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)可以利用高幀率更多的完成多幀多疊加的寬動(dòng)態(tài)功能，這對(duì)于高速抓拍以及監(jiān)控?zé)o疑有著巨大的幫助。