cmos 傳感器 廠家：CIS（CMOS圖像傳感器）廠商：深圳比亞迪微電子有限公司簡(jiǎn)介
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CMOS(Complementary metal-Oxide-Semiconductor)，中文學(xué)名為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，它本是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片，保存了系統(tǒng)引導(dǎo)最基本的資料。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒(méi)什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電）和 P（帶+電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。后來(lái)發(fā)現(xiàn)CMOS經(jīng)過(guò)加工也可以作為數(shù)碼攝影中的圖像傳感器，CMOS傳感器也可細(xì)分為被動(dòng)式像素傳感器(Passive Pixel Sensor CMOS)與主動(dòng)式像素傳感器(Active Pixel Sensor CMOS)。
中文名
CMOS傳感器
中文學(xué)名
互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體
分 類
數(shù)碼
類 型
CCD 成像
載 體
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
原 料
硅和鍺
應(yīng) 用
數(shù)碼攝影
目錄
1
介紹
2
難題
3
優(yōu)勢(shì)
4
光譜靈敏
5
像素結(jié)構(gòu)
?
被動(dòng)式
?
主動(dòng)式
?
填充因數(shù)
6
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廠商
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其它公司
9
發(fā)展前景
10
業(yè)界動(dòng)態(tài)
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發(fā)展趨勢(shì)
CMOS傳感器介紹
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語(yǔ)音
當(dāng)今的CMOS圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)不僅服務(wù)于“傳統(tǒng)的”工業(yè)圖像處理，而且還憑借其杰出的性能和靈活性而被日益廣泛的新穎消費(fèi)應(yīng)用所接納。此外，它還能確保汽車駕駛時(shí)的高安全性和舒適性。最初，CMOS圖像傳感器被應(yīng)用于工業(yè)圖像處理；在那些旨在提高生產(chǎn)率、質(zhì)量和生產(chǎn)工藝經(jīng)濟(jì)性的全新自動(dòng)化解決方案中，它至今（2020）仍然是至關(guān)重要的一環(huán)。據(jù)市場(chǎng)研究公司IMS Research的預(yù)測(cè)，在未來(lái)的幾年中，歐洲工業(yè)圖像處理市場(chǎng)的年成長(zhǎng)率將達(dá)到6%，其中，在相機(jī)中集成了軟件功能的智能型解決方案的市場(chǎng)份額將不斷擴(kuò)大。在德國(guó)，據(jù)其全國(guó)工具機(jī)供應(yīng)商協(xié)會(huì)VDMA提供的數(shù)據(jù)，2004年的圖像處理市場(chǎng)增長(zhǎng)率達(dá)到了14%。市場(chǎng)調(diào)研公司In-Stat/MDR亦指出，單就圖像傳感器的次級(jí)市場(chǎng)而言，其年成長(zhǎng)率將高達(dá)30%以上，而且這種情況將持續(xù)到2008年。最為重要的是：CMOS傳感器的成長(zhǎng)速度將達(dá)到CCD傳感器的七倍，照相手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的迅速普及是這種需求的主要推動(dòng)因素。顯然，人們?nèi)绱丝春肅MOS圖像轉(zhuǎn)換器的成長(zhǎng)前景是基于這樣一個(gè)事實(shí)，即：與壟斷該領(lǐng)域長(zhǎng)達(dá)30多年的CCD技術(shù)相比，它能夠更好地滿足用戶對(duì)各種應(yīng)用中新型圖像傳感器不斷提升的品質(zhì)要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動(dòng)態(tài)范圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優(yōu)良的系統(tǒng)集成等。此外，CMOS圖像轉(zhuǎn)換器還造就了一些迄今為止尚不能以經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的新穎應(yīng)用。另外，還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”標(biāo)準(zhǔn)在起作用，包括：應(yīng)用支持、抗輻射性、快門類型、開(kāi)窗口和光譜覆蓋率等。不過(guò)，這種區(qū)別稍帶幾分任意性，因?yàn)檫@些標(biāo)準(zhǔn)的重要程度將由于應(yīng)用的不同（消費(fèi)、工業(yè)或汽車）而發(fā)生變化。
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CMOS傳感器難題
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語(yǔ)音
就像我們從模擬攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場(chǎng)景的照片是一件相當(dāng)普通的事情，照相手機(jī)同樣如此。但是，對(duì)于工業(yè)或汽車應(yīng)用來(lái)說(shuō)，情況就大不一樣了：有些場(chǎng)合并不需要很高的全幀數(shù)據(jù)速率。比如，在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中，只要能夠發(fā)現(xiàn)一幅場(chǎng)景中出現(xiàn)的變化（因?yàn)檫@種變化可能預(yù)示著某種可疑情況），那么分辨率低一點(diǎn)也是完全可以接受的。在此基礎(chǔ)之上才需要借助全分辨率來(lái)采集更多的細(xì)節(jié)信息。跟著發(fā)生的動(dòng)作將只在攝像機(jī)視場(chǎng)的某一部分當(dāng)中進(jìn)行播放，而且，在所捕獲的場(chǎng)景中，只有這一部分才是監(jiān)控人員所關(guān)注的。對(duì)于只提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言，只有采用一個(gè)分離的評(píng)估電路才能夠提供兩個(gè)觀測(cè)角度，這意味著處理時(shí)間和成本的增加。然而，CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM相似，所有的存儲(chǔ)位均可單獨(dú)讀出。CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開(kāi)窗口則允許隨機(jī)選擇一塊感興趣的區(qū)域。
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CMOS傳感器優(yōu)勢(shì)
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語(yǔ)音
圖1 原理
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最新（2020）CMOS傳感器獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時(shí)間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個(gè)衡量尺度是填充因子（感光面積與整個(gè)像素面積之比）與量子效率（由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數(shù)量）的乘積。CCD傳感器因其技術(shù)的固有特性而擁有一個(gè)很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中，為了實(shí)現(xiàn)堪與CCD轉(zhuǎn)換器相媲美的噪聲指標(biāo)和靈敏度水平，人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器（APS），并且導(dǎo)致填充因子降低，原因是像素表面相當(dāng)大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。所以，當(dāng)今CMOS傳感器的一個(gè)重要的開(kāi)發(fā)目標(biāo)就是擴(kuò)大填充因子。賽普拉斯（FillFactory）通過(guò)其獲得專利授權(quán)的一項(xiàng)技術(shù)，可以大幅度地提高填充因子，這種技術(shù)可以把一顆標(biāo)準(zhǔn)CMOS硅芯片最大的一部分面積變?yōu)橐粔K感光區(qū)域。隨著像素尺寸的變小，提高填充因子所來(lái)越困難，目前最流行的技術(shù)是從傳統(tǒng)的前感光式（FSI，F(xiàn)ront Side Illumination）變?yōu)楸巢扛泄馐剑˙SI，Back Side Illumination），放大器等晶體管以及互聯(lián)電路置于背部，前部全部留給光電二極管，這樣就實(shí)現(xiàn)了100%的填充因子（如圖1所示）。另外，對(duì)于一個(gè)典型的工業(yè)用圖象傳感器而言，由于許多場(chǎng)景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進(jìn)行的，因此擁有較大的動(dòng)態(tài)范圍將是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過(guò)多斜率操作實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)：轉(zhuǎn)換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個(gè)非線性特征曲線。因此，一幅場(chǎng)景的黑暗部分有可能占據(jù)集成模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換范圍的很大一部分：轉(zhuǎn)換特征曲線在這里最為陡峭，以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和對(duì)比度。特征曲線上半部分的平整化將在圖像的明亮部分捕獲幾個(gè)數(shù)量級(jí)的過(guò)度曝光，并以一個(gè)更加細(xì)致的標(biāo)度來(lái)表現(xiàn)它們。采用多斜率的方式來(lái)運(yùn)作LUPA-4000將使高達(dá)90dB的光動(dòng)態(tài)范圍與一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換范圍相匹配。具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步；它們是專為汽車應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。其像素由光電二極管組成，可提供高達(dá)120dB的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍。面向汽車應(yīng)用的ACM 100相機(jī)模塊就采用了這些傳感器，這種相機(jī)模塊據(jù)稱是同類產(chǎn)品中率先面市的全集成化相機(jī)解決方案：該視覺(jué)解決方案被看作是面向駕駛者保護(hù)、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導(dǎo)向的未來(lái)汽車安全系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。此外，對(duì)于獨(dú)立于電網(wǎng)的便攜式應(yīng)用而言，以低功耗特性而著稱的CMOS技術(shù)還具有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)：CMOS圖像傳感器是針對(duì)5V和3.3V電源電壓而設(shè)計(jì)的。而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓，因此不得不采用一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，從而導(dǎo)致功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統(tǒng)功能集成到CMOS傳感器中將帶來(lái)另一個(gè)好處：它去除了與其他半導(dǎo)體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅(qū)動(dòng)器如今已遭棄用，這是因?yàn)樵谛酒瑑?nèi)部進(jìn)行通信所消耗的能量要比通過(guò)PCB或襯底的外部實(shí)現(xiàn)方式低得多。
CMOS傳感器光譜靈敏
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語(yǔ)音
在現(xiàn)代CMOS圖像傳感器中，一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)是其光譜靈敏度擴(kuò)展到了近紅外區(qū)NIR（至約1,100nm的波長(zhǎng)）。配備了IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應(yīng)用將改善霧穿透力和夜視能力。由于工業(yè)圖像捕獲技術(shù)開(kāi)始運(yùn)用更多波長(zhǎng)位于NIR之中的光源，而且生物技術(shù)也在利用該光譜區(qū)域中的有趣現(xiàn)象，因此，新開(kāi)發(fā)的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700～900nm的NIR靈敏度。在面向消費(fèi)應(yīng)用的圖像捕獲技術(shù)中，另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是繼續(xù)提高分辨率。到2005年年中，70%左右的手機(jī)相機(jī)已具有VGA格式分辨率（640×480像素）；但隨后的2006年，幾百萬(wàn)像素的傳感器就將占領(lǐng)50%的市場(chǎng)份額，而到2008年，其市場(chǎng)占有率預(yù)計(jì)將進(jìn)一步攀升至90%以上。為此，賽普拉斯公司開(kāi)發(fā)了一種用于蜂窩電話的300萬(wàn)像素圖像傳感器，該產(chǎn)品采用了Autobrite技術(shù)，可進(jìn)行12位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，并提供了72dB的寬廣動(dòng)態(tài)范圍，而市面上的10位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達(dá)30幀/秒，因而可錄制實(shí)況視頻節(jié)目。在工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中，這種發(fā)展趨勢(shì)也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于Kodak數(shù)碼相機(jī)的1,300萬(wàn)像素/35mm圖像傳感器，另外，660萬(wàn)像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動(dòng)閱讀輔助裝置中證明自己的杰出品質(zhì)－－它可在一幅完整的標(biāo)準(zhǔn)A4頁(yè)面上提供出色的分辨率。憑借技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成 由于蜂窩電話、數(shù)碼相機(jī)、MP3播放機(jī)和PDA等傳統(tǒng)分離型功能設(shè)備的加速數(shù)字融合（即成為一部緊湊的消費(fèi)型電子產(chǎn)品），導(dǎo)致人們?cè)絹?lái)越希望至少具有部分自主性的子系統(tǒng)能夠在一部設(shè)備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢(shì)還將對(duì)專業(yè)測(cè)量技術(shù)產(chǎn)生影響：利用包含一個(gè)數(shù)碼相機(jī)、PDA用戶接口和WLAN聯(lián)網(wǎng)能力的便攜式檢驗(yàn)工具，光測(cè)試和監(jiān)視的應(yīng)用范圍將得到有效的拓展。作為一種平臺(tái)技術(shù)，CMOS符合這一發(fā)展潮流：CCD圖像轉(zhuǎn)換器仍然需要采用外部邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換功能，而CMOS標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉(zhuǎn)換器和評(píng)估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。一個(gè)典型的例子如專門針對(duì)要求苛刻的消費(fèi)應(yīng)用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬(wàn)像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA 和一個(gè)用于提供誤差插補(bǔ)、黑電平調(diào)整、透鏡校正、信號(hào)互串校正、彩色馬賽克修補(bǔ)、彩色校正、自動(dòng)曝光、噪聲抑制、特效和γ校正等等諸多功能的附加信號(hào)處理器。集成更多的系統(tǒng)功能（一直到自主型光電傳感器系統(tǒng)）是可行的，這主要取決于諸如市場(chǎng)容量和開(kāi)發(fā)成本等經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和限制因素。IMS Research公司的資深市場(chǎng)分析家John Morse指出：“工業(yè)圖像處理市場(chǎng)的變化非常快，不光是在技術(shù)層面上，而且還涉及近期發(fā)生的制造商合并事件。我們認(rèn)為這種趨勢(shì)還將繼續(xù)下去。”果真如此，那么這同樣適用于賽普拉斯公司：通過(guò)收購(gòu)MIT（美國(guó)麻省理工學(xué)院）于1999年成立的SMal Camera Technologies公司，賽普拉斯已將其業(yè)務(wù)觸角延伸到了消費(fèi)和汽車領(lǐng)域；而兼并FillFactory（這是一家于1999年從總部位于比利時(shí)Leuven的著名歐洲微電子和納米技術(shù)研究中心IMEC抽資脫離而成的公司）則使賽普拉斯進(jìn)一步躋身工業(yè)領(lǐng)域。CMOS圖像傳感器市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展之中，即將成為一個(gè)大規(guī)模市場(chǎng)。它在很大程度上仍然依賴于客戶專用設(shè)計(jì)來(lái)滿足規(guī)格和系統(tǒng)集成方面的一組定制要求。不過(guò)，它將越來(lái)越多地提供通用的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。分辨率、幀速率和靈敏度的提高以及成本的下降正使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大。要的一環(huán)。
CMOS傳感器像素結(jié)構(gòu)
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CMOS傳感器按像素結(jié)構(gòu)分為被動(dòng)式與主動(dòng)式兩種。
CMOS傳感器被動(dòng)式
被動(dòng)式像素結(jié)構(gòu)（Passive Pixel Sensor.簡(jiǎn)稱PPS），又叫無(wú)源式。它由一個(gè)反向偏置的光敏二極管和一個(gè)開(kāi)關(guān)管構(gòu)成。光敏二極管本質(zhì)上是一個(gè)由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的PN結(jié)，它可等效為一個(gè)反向偏置的二極管和一個(gè)MOS電容并聯(lián)。當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟時(shí)，光敏二極管與垂直的列線（Column bus）連通。位于列線末端的電荷積分放大器讀出電路（Charge integrating amplifier）保持列線電壓為一常數(shù)，當(dāng)光敏二極管存貯的信號(hào)電荷被讀出時(shí)，其電壓被復(fù)位到列線電壓水平，與此同時(shí)，與光信號(hào)成正比的電荷由電荷積分放大器轉(zhuǎn)換為電荷輸出。
CMOS傳感器主動(dòng)式
主動(dòng)式像素結(jié)構(gòu)（Active Pixel Sensor.簡(jiǎn)稱APS），又叫有源式. 幾乎在CMOS PPS像素結(jié)構(gòu)發(fā)明的同時(shí)，人們很快認(rèn)識(shí)到在像素內(nèi)引入緩沖器或放大器可以改善像素的性能，在CMOS APS中每一像素內(nèi)都有自己的放大器。集成在表面的放大晶體管減少了像素元件的有效表面積，降低了“封裝密度”，使40%～50%的入射光被反射。這種傳感器的另一個(gè)問(wèn)題是，如何使傳感器的多通道放大器之間有較好的匹配，這可以通過(guò)降低殘余水平的固定圖形噪聲較好地實(shí)現(xiàn)。由于CMOS APS像素內(nèi)的每個(gè)放大器僅在此讀出期間被激發(fā)，所以CMOS APS的功耗比CCD圖像傳感器的還小。
CMOS傳感器填充因數(shù)
這填充因數(shù)（Fill Factor），又叫充滿因數(shù)，它指像素上的光電二極管相對(duì)于像素表面的大小。量子效率（Quantun efficiency）是指一個(gè)像素被光子撞擊后實(shí)際和理論最大值電子數(shù)的歸一化值.被動(dòng)式像素結(jié)構(gòu)的電荷填充因數(shù)通?？蛇_(dá)到70%，因此量子效率高。但光電二極管積累的電荷通常很小，很易受到雜波干擾。再說(shuō)像素內(nèi)部又沒(méi)有信號(hào)放大器，只依賴垂直總線終端放大器，因而讀出的信號(hào)雜波很大，其S/N比低，更因不同位置的像素雜波大小不一樣（固定圖形噪波FPN）而影響整個(gè)圖像的質(zhì)量。而主動(dòng)性像素結(jié)構(gòu)與被動(dòng)式相比，它在每個(gè)像素處增加了一個(gè)放大器，可以將光電二極管積累的電荷轉(zhuǎn)換成電壓進(jìn)行放大，大大提高了S/N比，從而提高了傳輸過(guò)程中抗干擾的能力。但由于放大器占據(jù)了過(guò)多的像素面積，因而它的填充因數(shù)相對(duì)較低，一般在25%-35%之間。
CMOS傳感器影響因素
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1.噪聲這是影響CMOS傳感器性能的首要問(wèn)題。這種噪聲包括固定圖形噪聲FPN、暗電流噪聲、熱噪聲等。固定圖形噪聲產(chǎn)生的原因是一束同樣的光照射到兩個(gè)不同的像素上產(chǎn)生的輸出信號(hào)不完全相同。噪聲正是這樣被引入的。對(duì)付固定圖形噪聲可以應(yīng)用雙采樣或相關(guān)雙采樣技術(shù)。具體地說(shuō)來(lái)有點(diǎn)像在設(shè)計(jì)模擬放大器時(shí)引入差分對(duì)來(lái)抑制共模噪聲。雙采樣是先讀出光照產(chǎn)生的電荷積分信號(hào)，暫存然后對(duì)象素單元進(jìn)行復(fù)位，再讀取此象素單元地輸出信號(hào)。兩者相減得出圖像信號(hào)。兩種采樣均能有效抑制固定圖形噪聲。另外，相關(guān)雙采樣需要臨時(shí)存儲(chǔ)單元，隨著象素地增加，存儲(chǔ)單元也要增加。2. 暗電流物理器件不可能是理想的，如同亞閾值效應(yīng)一樣，由于雜質(zhì)、受熱等其他原因的影響，即使沒(méi)有光照射到象素，象素單元也會(huì)產(chǎn)生電荷，這些電荷產(chǎn)生了暗電流。暗電流與光照產(chǎn)生的電荷很難進(jìn)行區(qū)分。暗電流在像素陣列各處也不完全相同，它會(huì)導(dǎo)致固定圖形噪聲。對(duì)于含有積分功能的像素單元來(lái)說(shuō)，暗電流所造成的固定圖形噪聲與積分時(shí)間成正比。暗電流的產(chǎn)生也是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，它是散彈噪聲的一個(gè)來(lái)源。因此，熱噪聲元件所產(chǎn)生的暗電流大小等于像素單元中的暗電流電子數(shù)的平方根。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的積分單元被采用時(shí)，這種類型的噪聲就變成了影響圖像信號(hào)質(zhì)量的主要因素，對(duì)于昏暗物體，長(zhǎng)時(shí)間的積分是必要的，并且像素單元電容容量是有限的，于是暗電流電子的積累限制了積分的最長(zhǎng)時(shí)間。為減少暗電流對(duì)圖像信號(hào)的影響，首先可以采取降溫手段。但是，僅對(duì)芯片降溫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，由暗電流產(chǎn)生的固定圖形噪聲不能完全通過(guò)雙采樣克服?，F(xiàn)在采用的有效的方法是從已獲得的圖像信號(hào)中減去參考暗電流信號(hào)。3. 象素的飽和與溢出模糊類似于放大器由于線性區(qū)的范圍有限而存在一個(gè)輸入上限，對(duì)于CMOS圖像傳感芯片來(lái)說(shuō)，它也有一個(gè)輸入的上限。輸入光信號(hào)若超過(guò)此上限，像素單元將飽和而不能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。對(duì)于含有積分功能的像素單元來(lái)說(shuō)，此上限由光電子積分單元的容量大小決定：對(duì)于不含積分功能的像素單元，該上限由流過(guò)光電二極管或三極管的最大電流決定。在輸入光信號(hào)飽和時(shí)，溢出模糊就發(fā)生了。溢出模糊是由于像素單元的光電子飽和進(jìn)而流出到鄰近的像素單元上。溢出模糊反映到圖像上就是一片特別亮的區(qū)域。這有些類似于照片上的曝光過(guò)度。溢出模糊可通過(guò)在像素單元內(nèi)加入自動(dòng)泄放管來(lái)克服，泄放管可以有效地將過(guò)剩電荷排出。但是，這只是限制了溢出，卻不能使象素能真實(shí)還原出圖像了。
CMOS傳感器區(qū)別
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語(yǔ)音
CCD與CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管（photodiode）進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進(jìn)行放大輸出；而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類似內(nèi)存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。造成這種差異的原因在于：CCD的特殊工藝可保證數(shù)據(jù)在傳送時(shí)不會(huì)失真，因此各個(gè)象素的數(shù)據(jù)可匯聚至邊緣再進(jìn)行放大處理；而CMOS工藝的數(shù)據(jù)在傳送距離較長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個(gè)象素的數(shù)據(jù)
[4]
。由于數(shù)據(jù)傳送方式不同，因此CCD與CMOS傳感器在效能與應(yīng)用上也有諸多差異，這些差異包括：
CMOS傳感器靈敏度
由于CMOS傳感器的每個(gè)象素由四個(gè)晶體管與一個(gè)感光二極管構(gòu)成（含放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路），使得每個(gè)象素的感光區(qū)域遠(yuǎn)小于象素本身的表面積，因此在象素尺寸相同的情況下，CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。
[4]
CMOS傳感器成本
由于CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路最常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路（如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等）集成到傳感器芯片中，因此可以節(jié)省外圍芯片的成本；除此之外，由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數(shù)據(jù)，只要其中有一個(gè)象素不能運(yùn)行，就會(huì)導(dǎo)致一整排的數(shù)據(jù)不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，即使有經(jīng)驗(yàn)的廠商也很難在產(chǎn)品問(wèn)世的半年內(nèi)突破50%的水平，因此，CCD傳感器的成本會(huì)高于CMOS傳感器。
[4]
CMOS傳感器分辨率
CMOS傳感器的每個(gè)象素都比CCD傳感器復(fù)雜，其像素尺寸很難達(dá)到CCD傳感器的水平，因此，當(dāng)比較相同尺寸的CCD與CMOS傳感器時(shí)，CCD傳感器的分辨率通常會(huì)優(yōu)于CMOS傳感器的水平。例如，市面上CMOS傳感器最高可達(dá)到210萬(wàn)像素的水平（OmniVision的 OV2610，2002年6月推出），其尺寸為1/2英寸，像素尺寸為4.25μm，但Sony在2002年12月推出了ICX452，其尺寸與 OV2610相差不多（1/1.8英寸），但分辨率卻能高達(dá)513萬(wàn)象素，象素尺寸也只有2.78μm的水平。
[4]
CMOS傳感器噪聲
由于CMOS傳感器的每個(gè)感光二極管都需搭配一個(gè)放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個(gè)放大器所得到的結(jié)果保持一致，因此與只有一個(gè)放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲就會(huì)增加很多，影響圖像品質(zhì)。
[4]
CMOS傳感器功耗
CMOS傳感器的圖像采集方式為主動(dòng)式，感光二極管所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由晶體管放大輸出，但CCD傳感器為被動(dòng)式采集，需外加電壓讓每個(gè)象素中的電荷移動(dòng)，而此外加電壓通常需要達(dá)到12~18V；因此，CCD傳感器除了在電源管理電路設(shè)計(jì)上的難度更高之外（需外加 power IC），高驅(qū)動(dòng)電壓更使其功耗遠(yuǎn)高于CMOS傳感器的水平。舉例來(lái)說(shuō)，OmniVision推出的OV7640(1/4英寸、VGA），在 30 fps的速度下運(yùn)行，功耗僅為40mW；而致力于低功耗CCD傳感器的Sanyo公司推出的1/7英寸、CIF等級(jí)的產(chǎn)品，其功耗卻仍保持在90mW 以上。因此CCD發(fā)熱量比CMOS大，不能長(zhǎng)時(shí)間在陽(yáng)光下工作。
[4]
綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點(diǎn)。不過(guò)，隨著CCD與CMOS傳感器技術(shù)的進(jìn)步，兩者的差異有逐漸縮小的態(tài)勢(shì)，例如，CCD傳感器一直在功耗上作改進(jìn)，以應(yīng)用于移動(dòng)通信市場(chǎng)（這方面的代表業(yè)者為Sanyo）；CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足，以應(yīng)用于更高端的圖像產(chǎn)品。
CMOS傳感器廠商
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投入CMOS研發(fā)、生產(chǎn)的廠商較多，美國(guó)有30多家，歐洲7家，日本約8家，韓國(guó)1家，臺(tái)灣有8家。而居全球翹楚地位的廠商是Agilent（HP），其市場(chǎng)占有率51%、ST(VLSI Vision）占16%、Omni Vision占13%、現(xiàn)代占8%、Photobit約占5%，這五家合計(jì)市占率達(dá)93%。Sony是全球CCD傳感器第一大廠，也是第一家投入12英寸晶圓、推出600萬(wàn)象素CCD的公司，Sony約有30~40%的CCD傳感器供自有品牌產(chǎn)品使用，其它則賣給Canon、Sanyo、Casio、以及臺(tái)灣的新虹、普利爾、詮訊（與臺(tái)灣佳能合并）等廠商。Sony的產(chǎn)品技術(shù)藍(lán)圖顯示，2003年除了800萬(wàn)象素的ICX 456外，并無(wú)其它微縮工藝的產(chǎn)品問(wèn)世。產(chǎn)品尺寸將大致保持現(xiàn)有水平，取而代之的是強(qiáng)化攝影功能與支持progressive scan（連續(xù)式掃描），例如500萬(wàn)象素的ICX455/465、330萬(wàn)象素的ICX451/481、以及210萬(wàn)象素的ICX461等，令高端產(chǎn)品也能達(dá)到30fps以上的數(shù)據(jù)傳送速率。高端產(chǎn)品的大部分市場(chǎng)仍被Sony占據(jù)，再加上市場(chǎng)仍處于供不應(yīng)求的局面，公司并未急于做降低成本的動(dòng)作，不過(guò)，一旦Sony最先進(jìn)的工藝（象素尺寸2.6~2.8um）達(dá)到成熟階段（成品率超過(guò)50%），該公司勢(shì)必近一步將此工藝應(yīng)用到其它產(chǎn)品上（目前仍只有1/1.8英寸、 500萬(wàn)像素產(chǎn)品使用此工藝，2020年），屆時(shí)可能會(huì)有1/2.7英寸、400萬(wàn)象素產(chǎn)品問(wèn)世。OmniVision成立于1995年(以下簡(jiǎn)稱OV)，2002年6月領(lǐng)先其它同業(yè)率先推出210萬(wàn)象素的OV2610震驚市場(chǎng)，雖然目前采用此傳感器量產(chǎn)的產(chǎn)品并不多，但這已說(shuō)明CMOS傳感器可以開(kāi)始進(jìn)入原本屬于CCD傳感器的中高端數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)； OV的數(shù)據(jù)顯示，目前已有天瀚、明、鴻友等臺(tái)灣商家開(kāi)始采用該公司的OV2610。展望2003年，OV將在1季度~2季度之間推出330萬(wàn)象素、1/2英寸的產(chǎn)品，采TSMC 0.18mm工藝生產(chǎn)，再次拓展CMOS傳感器的應(yīng)用范圍。在移動(dòng)電話市場(chǎng)上，CMOS模組的攝相模塊已經(jīng)成為移動(dòng)通訊應(yīng)用的最大量產(chǎn)品。在低功耗產(chǎn)品方面，OV也在2002年12巒瞥雋薕V7640，可以在2.5V的環(huán)境下運(yùn)行，為目前VGA產(chǎn)品中功耗最低的芯片。而在2003 年新規(guī)劃的產(chǎn)品方面，OV計(jì)劃在下半年推出130萬(wàn)象素、1/4英寸，以及VGA、1/7英寸的產(chǎn)品，希望在CCD廠家推出低功耗的130萬(wàn)素產(chǎn)品之前，先行搶占市場(chǎng)先機(jī)。Agilent主要的產(chǎn)品為第二代的CIF(352*288)HDCS-1020和第二代的VGA(640*480)HDCS-2020，主要應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī) 、行動(dòng)電話、PDA、PC Camera等新興的資訊家電產(chǎn)品之中，此外Agilent在2000年另一成功策略是和Logitech與Microsoft這兩家公司策略聯(lián)盟，打入了光學(xué)鼠標(biāo)產(chǎn)品領(lǐng)域，但是這是非常低階的CMOS產(chǎn)品，而且不是為了捕捉影像 ，所以在做影像感測(cè)器的全球統(tǒng)計(jì)時(shí)并未將此數(shù)量一并加入，但是此舉可看出Agilent以CMOS技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)軍光學(xué)元件的規(guī)劃意圖。Photobit在2000年獲得較大成功。2001年P(guān)hotobit率先研發(fā)出PB-0330產(chǎn)品型號(hào)的CMOS圖像傳感器，此產(chǎn)品特色具備單一晶片邏輯轉(zhuǎn)數(shù)位的變頻器，它是第二代1/4寸的VGA(640 x 480），同時(shí)也推出PB-0111產(chǎn)品型號(hào)的CMOS影像感測(cè)器，是第二代1/5寸的CIF(352 x 288）。Photobit推出這兩種產(chǎn)品主要針對(duì)數(shù)碼相機(jī)和PC Camera這些近年來(lái)蓬勃發(fā)展的數(shù)位化產(chǎn)品，和OmniVision CIF(352 x 288）定位在行動(dòng)電話市場(chǎng)上有所區(qū)隔，其推出CIF(352 x 288）和VGA(640 x 480）這兩種不同解析程度的影像感測(cè)器，行銷范圍意圖含蓋低階和中高階市場(chǎng)。Photobit 后來(lái)被Micron（美光）收購(gòu)。之后，Micron把圖像傳感器部門獨(dú)立出來(lái)，成立了現(xiàn)在的Aptina。高品質(zhì)工業(yè)CMOS圖像傳感器，主要產(chǎn)品DYNAMAX-11。這顆新的傳感器含有的全局電子曝光快門技術(shù)，極大地改善了工業(yè)成像在室內(nèi)和室外的應(yīng)用。這顆新發(fā)布的DYNAMAX-11圖像傳感器適合用于機(jī)器視覺(jué)、安防監(jiān)控、智能交通、生命科學(xué)、生物醫(yī)療、科學(xué)影像、高清錄像、電視廣播等工業(yè)成像領(lǐng)域。這顆新發(fā)布的DYNAMAX-11圖像傳感器含有320萬(wàn)像素，像素大小為5.0μm × 5.0μm。
CMOS傳感器其它公司
最具特色的是Sanyo，該公司致力于改善CCD 傳感器的功耗，以相機(jī)電話為主要應(yīng)用目標(biāo)，之前J-Phone率先推出的Sharp J-SHxx系列便是采用Sanyo的CIF級(jí)CCD傳感器，Sharp、Toshiba等手機(jī)廠家也計(jì)劃在02年4季度~03年1季度之間陸續(xù)引入 Sanyo的VGA產(chǎn)品。Matsushita、Sharp的產(chǎn)品規(guī)劃與Sony相差不多，主要差異在于Matsushita準(zhǔn)備推出更小的400萬(wàn)象素 (1/2.7英寸）與130萬(wàn)象素（1/4英寸）產(chǎn)品。
CMOS傳感器發(fā)展前景
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語(yǔ)音
專家們認(rèn)為，21世紀(jì)初全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)將在PC攝像機(jī)、移動(dòng)通信市場(chǎng)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)市場(chǎng)市場(chǎng)等領(lǐng)域獲得大幅度增長(zhǎng)，在未來(lái)的幾年時(shí)間內(nèi)，在130 萬(wàn)像素至200萬(wàn)像素之下的產(chǎn)品中，將開(kāi)始以CMOS傳感器為主流。以小型化和低功耗CMOS圖像傳感器為核心的攝像機(jī)正在成為消費(fèi)類產(chǎn)品的主流，上述領(lǐng)域?qū)閳D像傳感器市場(chǎng)帶來(lái)巨大發(fā)展。
CMOS傳感器業(yè)界動(dòng)態(tài)
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語(yǔ)音
2009年8月28日，索尼秋季數(shù)碼影像新品發(fā)布會(huì)在北京隆重舉行，索尼宣布在三條產(chǎn)品線推出共十款數(shù)碼影像新品。其中 DSC-TX1和DSC-WX1首次應(yīng)用了新型影像傳感器Exmor R CMOS影像傳感器，它采用先進(jìn)的背照射技術(shù)，其對(duì)光線的靈敏度比傳統(tǒng)的CMOS影像傳感器提高了約2倍，大幅提升了拍攝畫質(zhì)，得到明亮畫面的同時(shí)更好地降噪，使得在低照度條件下仍然可以獲得細(xì)節(jié)豐富的照片，造就卓越的夜間拍攝性能。該傳感器具備1020萬(wàn)有效像素，支持從ISO100~ISO3200的感光度范圍，并支持720p的高畫質(zhì)動(dòng)態(tài)影像視頻拍攝。性能強(qiáng)大的Exmor R MOS配合BIONZ影像處理器，可以快速準(zhǔn)確地處理海量信息，使DSC TX1和WX1具備了手持夜景模式、全景拍攝、動(dòng)作防抖和每秒最高約10張。三星電子公司提高CMOS傳感器靈敏度的背面照射（BSI：backside illumination）技術(shù)達(dá)到了實(shí)用化水平，2010年將批量生產(chǎn)產(chǎn)品。三家大型CMOS傳感器公司均將在2010年開(kāi)始量產(chǎn)采用背面照射技術(shù)的 CMOS傳感器（BSI型CMOS傳感器）。三星在工藝技術(shù)方面將采用適于降低成本的方法。之所以著手從事BSI技術(shù)，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)提高靈敏度能夠維持相同的靈敏度同時(shí)縮小像素間距。據(jù)該公司估算，1.4μm間距的BSI型能夠獲得與基于現(xiàn)有技術(shù)的FSI（Front Side Illumination）型1.75μm間距產(chǎn)品相同的畫質(zhì)。同一像素間距，BSI型的靈敏度可以比FIS型高30%。三星為在今后量產(chǎn)1.1μm間距產(chǎn)品等間距更小的元件，將增加BSI型的比例。該公司計(jì)劃把2010年首批量產(chǎn)的BSI型CMOS傳感器做成支持1460萬(wàn)像素和30幀/秒的元件。預(yù)計(jì)將配備于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)及高端手機(jī)等設(shè)備上
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。
CMOS傳感器發(fā)展趨勢(shì)
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語(yǔ)音
傳感器架構(gòu)可由兩分式、四分式或一個(gè)像素陣列組成。輸出可為并行模擬輸出，或一個(gè)10位數(shù)字輸出或數(shù)字串行LVDS輸出。每個(gè)輸出可高達(dá)每秒5,000萬(wàn)次的采樣速度，這樣就能實(shí)現(xiàn)每秒55億像素的吞吐量。迄今為止，該圖像傳感器是具有最高連續(xù)像素吞吐量的一款。圖像質(zhì)量至少達(dá)到10位精度，因此攝像頭數(shù)字化之后，數(shù)據(jù)吞吐量可為每秒55Gbit。這樣高速的應(yīng)用通常需要6個(gè)電晶體快照像素，且需要較高的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。圖像傳感器的靈敏度很大程度上取決于像素尺寸，而大的像素尺寸就需要大面積特定應(yīng)用的定制圖像傳感器。內(nèi)部多路復(fù)用技術(shù)可支持更高幀速率的隨機(jī)窗口。如果將窗口大小縮至較小的ROI（圈選目標(biāo)區(qū)域），那么最快速度器件的幀速率可達(dá)每秒170,000幀。大多數(shù)傳感器都采用0.25工藝。目前，CMOS是高速成像所青睞的技術(shù)。在當(dāng)前市場(chǎng)中，我們可以發(fā)現(xiàn)高速圖像傳感器有三大發(fā)展趨勢(shì)，一是向極高速方向發(fā)展，二是向片上特性集成方向發(fā)展，三是向通用高速圖像傳感器方向發(fā)展。分辨率和幀速率相結(jié)合，發(fā)揮著重要的作用。目前，我們可以推出1024×1024像素的圖像傳感器，工作速度達(dá)到每秒5,000個(gè)全幀。如果模數(shù)轉(zhuǎn)換為10位的話，那么這就是說(shuō)攝像頭上的總數(shù)據(jù)速率可達(dá)每秒55Gbit。為了實(shí)現(xiàn)傳感器上極高的數(shù)據(jù)速率和高圖像質(zhì)量，尤其是對(duì)這種高敏感度的應(yīng)用而言，我們不僅要設(shè)計(jì)出正確的電子線路，還要確保整個(gè)線路布局實(shí)現(xiàn)良好的平衡性。這就是說(shuō)，電源線路應(yīng)實(shí)現(xiàn)極佳的分布，而且布局中每個(gè)線路節(jié)點(diǎn)的所有光學(xué)和雜散光靈敏反應(yīng)都應(yīng)得到很好的控制。并需要采用低功耗模塊設(shè)計(jì)，以確保滿足整體功耗要求。高速成像領(lǐng)域還有另一種趨勢(shì)，就是把高速ADC、時(shí)序發(fā)生器、LVDS發(fā)射器和校正算法的片上集成趨勢(shì)。這種圖像傳感器通常在速度和靈敏度方面不如上述圖像傳感器，但在易用性和系統(tǒng)集成功能方面頗有長(zhǎng)處。目前市場(chǎng)上新興的第三種圖像傳感器就是通用高速圖像傳感器。具有模擬輸出或不具有時(shí)序發(fā)生器功能的老式（簡(jiǎn)單式）通用圖像傳感器正在被速度更快、更復(fù)雜的圖像傳感器所取代。這種新型圖像傳感器使我們能在較短時(shí)間內(nèi)就設(shè)計(jì)出通用高速攝像頭。
[6]
現(xiàn)在的一個(gè)普遍現(xiàn)象是，智能手機(jī)在更新迭代的時(shí)候總會(huì)帶來(lái)新的拍照解決方案，這樣一來(lái)就為CMOS圖像傳感器供應(yīng)商提供了一個(gè)廣闊、潛力無(wú)限的市場(chǎng)。根據(jù)Yole Development公布的最新市場(chǎng)研究報(bào)告，CMOS傳感器行業(yè)將在未來(lái)5年內(nèi)繁榮發(fā)展，2015年至2021年的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)到10.4%，屆時(shí)整個(gè)市場(chǎng)價(jià)值有望達(dá)到188億美元。
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從1599跌至1199，4000mAh+麒麟980+ OLED屏，后置CMOS傳感器
華為暢享10S售價(jià)為1599元，不算高。這樣的手機(jī)支持屏幕指紋功能。可以說(shuō)它的性價(jià)比應(yīng)該很高，但實(shí)際上，去年這款手機(jī)的性價(jià)比并不高。它的價(jià)格仍然相對(duì)較低，但幸運(yùn)的是，在華為品牌的加持下，這款手機(jī)無(wú)論在線還是離線都賣得很好。許多普通消費(fèi)者對(duì)手機(jī)了解不多。這是上千元的文件。華為...
2021-05-191
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CCD與CMOS傳感器
CMOS，即互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體。CMOS和CCD一樣同為可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的傳感器相對(duì)于CCD而言最大的缺點(diǎn)在于圖像噪點(diǎn)多，低照情況下表現(xiàn)差，但是，最大的優(yōu)點(diǎn)則是CMOS的制造原理更加簡(jiǎn)單，體積更小，功耗可以大大的降低。CCD，即感光耦合元件，它是一種可記錄...
2020-12-011
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CMOS傳感器哪家強(qiáng)？索尼一己之力就占了半壁江山！
集微網(wǎng)消息（文/kittykwoon），在一臺(tái)智能手機(jī)上，攝像頭在近幾年成為了眾多廠商著力升級(jí)的部件之一。而手機(jī)攝像頭除了鏡頭模組本身外，還十分依賴CMOS傳感器的配合才能拍出拍出一張質(zhì)素高的照片。在手機(jī)CMOS傳感器的市場(chǎng)上，索尼是當(dāng)仁不讓的一哥。幾乎我們看到手機(jī)發(fā)布之后...
2019-08-050
熱點(diǎn)科技
百家榜創(chuàng)作者,ITheat熱點(diǎn)科技官方帳號(hào),優(yōu)質(zhì)數(shù)碼領(lǐng)域創(chuàng)作者
2021MWC｜三星亮相新CMOS傳感器GN2 五千萬(wàn)像素 增強(qiáng)相位差對(duì)焦
在今天拉開(kāi)帷幕的2021 MWC Shanghai上，三星沒(méi)有帶來(lái)任何一款新手機(jī)、新平板，而是亮相了以GN2為首的CMOS傳感器以及手機(jī)SoC芯片。GN2是三星今天剛剛發(fā)布的新款I(lǐng)SOCELL CMOS傳感器，擁有5000萬(wàn)像素，單個(gè)像素面積為1.4μm，大小為1.12英寸...
2021-02-230
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CMOS傳感器供不應(yīng)求！價(jià)格罕見(jiàn)連續(xù)5季未下跌
集微網(wǎng)消息（文/小山）據(jù)雅虎新聞報(bào)道，用于智能手機(jī)相機(jī)的圖像傳感器本季(2019年10至12月)交易價(jià)格已敲定將同于前一季(2019年7-9月)水平，而1300萬(wàn)像素的CMOS圖像傳感器本季單價(jià)預(yù)計(jì)將為1.7美元左右，價(jià)格將連續(xù)第5季呈現(xiàn)持平。報(bào)道指出，電子零部件產(chǎn)品因量產(chǎn)...
2019-11-190
參考資料
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什么是CMOS傳感器
．5聯(lián)網(wǎng)[引用日期2013-02-01]
2.
解決噪點(diǎn)難題
．傳感器應(yīng)用網(wǎng)[引用日期2015-02-27]
3.
FSI和BSI結(jié)構(gòu)比較
4.
CCD和CMOS的不同之處
5.
三星高靈敏度新型CMOS傳感器將量產(chǎn)
6.
高速CMOS圖像傳感器及發(fā)展趨勢(shì)
7.
CMOS傳感器市場(chǎng)繁榮發(fā)展 索尼成最大贏家
．OFweek傳感器網(wǎng)[引用日期2016-07-05]
cmos 傳感器 廠家：全球CMOS圖像傳感器廠商最新排名：黑馬殺出
來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
近期，臺(tái)灣地區(qū)的Yuanta Research發(fā)布報(bào)告，介紹了其對(duì)CMOS圖像傳感器(CIS)市場(chǎng)的看法，以及到2022年的前景預(yù)期。
從該研究報(bào)告可以看出，2018年全球CMOS圖像傳感器的市場(chǎng)規(guī)模為137億美元，其中，索尼的市場(chǎng)占有率為49.9%，排在行業(yè)第一，而且地位得到了進(jìn)一步的鞏固;三星排名第二，市占率為19.6%，豪威科技排名第三，市占率達(dá)到10.3%，而有些出人意料的是，SK海力士排在了第四位，安森美排在第五位。如下圖所示。
從全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)情況來(lái)看，發(fā)展形勢(shì)喜人。從下圖可以看出，從2014年到2018年，市場(chǎng)一直處于穩(wěn)定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，因此，Yuanta預(yù)測(cè)到2022年，這種增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)會(huì)持續(xù)下去。
圖：全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)喜人，資料來(lái)源：Yuanta Research。
然而，Yuanta的統(tǒng)計(jì)與Yole Developpement的數(shù)據(jù)是有出入的。Yole的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年的CMOS圖像傳感器市場(chǎng)為116億美元，2017年為139億美元。而Yuanta在這兩個(gè)年份分別為105億美元和125億美元。
來(lái)自Yole的數(shù)據(jù)顯示，前些年，CMOS圖像傳感器市場(chǎng)主要受智能手機(jī)和改進(jìn)型相機(jī)的需求推動(dòng)。然而，近兩年智能手機(jī)市場(chǎng)疲軟，IC Insights的統(tǒng)計(jì)顯示，隨著智能手機(jī)市場(chǎng)的成熟，2016年CMOS圖像傳感器的銷售增長(zhǎng)放緩至6%。
Yole認(rèn)為，CMOS圖像傳感器在自動(dòng)駕駛汽車、工業(yè)和機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域的應(yīng)用將迎來(lái)快速發(fā)展，具有光明的未來(lái)。Yole預(yù)測(cè)，到2023年，其市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)230億美元，從2017年到2023年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為9.4%。
圖：CMOS圖像傳感器年度市場(chǎng)收入(單位：十億美元)。資料來(lái)源：Yole Developpement
2017年，智能手機(jī)應(yīng)用占CMOS圖像傳感器銷售額的62%，達(dá) 77.5 億美元，但市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將在2022年降至45%。而在未來(lái)幾年，汽車、安防監(jiān)控、醫(yī)療、玩具/電玩與工業(yè)等將成為帶動(dòng) CMOS 傳感器高速發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑＦ嘋MOS圖像傳感器預(yù)計(jì)將在2017~2022年期間在主要終端應(yīng)用中快速增長(zhǎng)，復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為38.4%，達(dá)到2022年(28億美元)CMOS圖像傳感器總銷售額的約15%。
來(lái)源：申萬(wàn)宏源研究
傳統(tǒng)三強(qiáng)
圖像傳感器主要分為 CCD 圖像傳感器和 CMOS 圖像傳感器兩大類。CMOS 圖像傳感器近年來(lái)增長(zhǎng)迅速，已接近全面替代CCD傳感器。在這樣的背景下，行業(yè)主要參與者都在加大CMOS 圖像傳感器的投入力度，行業(yè)傳統(tǒng)三強(qiáng)不斷鞏固著市場(chǎng)地位，而后起之秀也讓業(yè)界眼前一亮。
在各應(yīng)用領(lǐng)域的主流產(chǎn)品中，絕大部分采用了三巨頭的CMOS傳感器。市場(chǎng)熱門的手機(jī)都是采用索尼、三星與豪威科技(Omnivision，簡(jiǎn)稱OV)的產(chǎn)品，這三家把持著大部分消費(fèi)類電子領(lǐng)域CMOS傳感器的市場(chǎng)份額。而在汽車和安防等行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，一般都是選用安森美，OV與索尼三家的產(chǎn)品。
行業(yè)龍頭索尼在2016年占據(jù)了42%的市場(chǎng)份額，產(chǎn)品涵蓋各個(gè)消費(fèi)類電子到各類行業(yè)應(yīng)用(如汽車、安防、工業(yè)等)，且主攻高端市場(chǎng)，技術(shù)實(shí)力最強(qiáng);其次是三星，主攻消費(fèi)類電子市場(chǎng)，多是自產(chǎn)自銷，在技術(shù)上緊追索尼，已經(jīng)可以提供與索尼同級(jí)別的CMOS傳感器，但三星的產(chǎn)品在行業(yè)應(yīng)用較少;第三位豪威科技，在行業(yè)應(yīng)用上有多年積累，尤其是在車載 CMOS傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，市占率高于索尼。
索尼
經(jīng)過(guò)多年積累，索尼在技術(shù)上領(lǐng)跑業(yè)界，產(chǎn)品性能優(yōu)異，新技術(shù)迭代迅速，其他對(duì)手短時(shí)間內(nèi)難以撼動(dòng)其領(lǐng)先地位。
在消費(fèi)類電子領(lǐng)域，索尼最具代表性的技術(shù)是堆棧式傳感器技術(shù)，堆棧式傳感器一經(jīng)推出就受到了移動(dòng)設(shè)備廠商的追捧，索尼也在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)了帶 DRAM 的三層堆棧式傳感器。
在行業(yè)應(yīng)用上，索尼有STARVIS和Pregius 兩個(gè)主打技術(shù)。其中，STARVIS主要用于安防領(lǐng)域，是將背照式 CMOS 的感光度進(jìn)一步進(jìn)行增強(qiáng)的技術(shù)，不僅增強(qiáng)了可見(jiàn)光的感光度，還提高了監(jiān)控?cái)z像機(jī)利用頻度較高的近紅外光等寬波長(zhǎng)范圍的光的利用效率。而Pregius 是索尼對(duì)自家全域快門技術(shù)(Global shutter)的稱呼，其原理是在像素下部增加存儲(chǔ)單元，在曝光時(shí)，所有像素同時(shí)曝光并將信息保存到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元之中，以避免果凍效應(yīng)，該技術(shù)主要用于工業(yè)機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域。
三星
三星的消費(fèi)類CMOS傳感器一直緊追索尼，并正在逐步縮小技術(shù)差距。2013 年，三星推出了ISOCELL技術(shù)，這使其CMOS傳感器性能有了質(zhì)的提升。
在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，三星相對(duì)落后。在車載應(yīng)用方面，其份額幾乎為0，在安防等行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，三星基本處于自產(chǎn)自銷的狀態(tài)。
豪威科技
豪威科技于1995年在美國(guó)加州成立，其CameraChip和AmeraCubeChip系列CMOS圖像傳感芯片廣泛應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)應(yīng)用。美國(guó)豪威于2000年在納斯達(dá)克上市，中國(guó)財(cái)團(tuán)于2016 年完成了對(duì)美國(guó)豪威的私有化交易。2018年5月，韋爾股份重啟了對(duì)豪威的收購(gòu)，目前已經(jīng)通過(guò)審查。
CMOS傳感器是豪威主要收入來(lái)源，占其主營(yíng)業(yè)務(wù)比重超過(guò)94%。實(shí)際上，在2011年之前，豪威是CMOS傳感器市場(chǎng)的老大，但此后遭遇競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手夾擊。索尼在2010年的市場(chǎng)份額僅為7%左右，但由于豪威在2011年丟掉蘋果手機(jī)訂單，與此同時(shí)，大量高端旗艦手機(jī)轉(zhuǎn)投索尼，2011年以后，索尼傳感器就一路高歌猛進(jìn)，市場(chǎng)份額不斷提升。
三星也利用這一時(shí)機(jī)，打進(jìn)了供求關(guān)系相對(duì)緊張的1300萬(wàn)像素傳感器市場(chǎng)，被大量手機(jī)品牌廠商采用，也超過(guò)了豪威，成為了市場(chǎng)老二。
在低端市場(chǎng)，豪威也面臨中韓廠商的沖擊。好在豪威的技術(shù)功底深厚，憑借出色的技術(shù)維持住了市場(chǎng)份額，沒(méi)有繼續(xù)下滑，穩(wěn)定住了行業(yè)三強(qiáng)的地位。
SK海力士異軍突起
作為存儲(chǔ)器行業(yè)的巨頭，SK海力士名聲在外，但其CMOS傳感器業(yè)務(wù)卻是個(gè)冷門。該公司從2007年開(kāi)始投身CIS業(yè)務(wù)，并在短期內(nèi)就具備了提供800萬(wàn)像素產(chǎn)品的能力。
2014年，SK海力士收購(gòu)了CIS企業(yè)Siliconfle，后者成為SK海力士持有100%股權(quán)的子公司;2016年10月，SK海力士進(jìn)一步收編了Siliconfle的CIS事業(yè)經(jīng)營(yíng)權(quán);從2017年起，SK海力士向其CIS部門投入了更多的資源，加速推動(dòng)1300萬(wàn)以上像素CIS的研發(fā)，并把M10廠DRAM生產(chǎn)設(shè)備移往廠M14，M10廠內(nèi)騰出空間用于生產(chǎn)CIS。
SK海力士可謂是CMOS領(lǐng)域的一匹大黑馬，在非常短的時(shí)間內(nèi)就擠進(jìn)了全球CMOS圖像傳感器廠商排名前十位。來(lái)自Yole的統(tǒng)計(jì)顯示，該公司2015年就排在了全球第8的位置。
圖：2015年全球CIS廠商市場(chǎng)占有率，來(lái)源：Yole Developpement.
得益于其對(duì)智能手機(jī)前置攝像頭CMOS圖像傳感器的分辨率提升，SK海力士曾從格科微和OV的手中搶奪了大量業(yè)務(wù)訂單。
據(jù)悉，SK海力士為了加強(qiáng)CIS的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開(kāi)始調(diào)整，其中一項(xiàng)技術(shù)是采用3D堆疊結(jié)構(gòu)，借此改善圖像畫質(zhì)。
在一番努力之后，如前文所述，在Yuanta Research給出的最新榜單中，SK海力士排進(jìn)了全球第四，其進(jìn)步速度驚人。
中國(guó)本土廠商
與以上幾家國(guó)際大廠相比，我國(guó)本土發(fā)展起來(lái)的CIS廠商在規(guī)模和技術(shù)上還存在一定的差距，且產(chǎn)品主要用于中低端消費(fèi)類電子領(lǐng)域。
格科微
格科微成立于2003 年，在成立初期，該公司從電腦攝像頭用的CMOS圖像傳感器起步，從2007年起進(jìn)軍到手機(jī)領(lǐng)域，跟隨中國(guó)手機(jī)快速增長(zhǎng)的浪潮，迅速占領(lǐng)了中低端市場(chǎng)。2014 年，格科微 CMOS 圖像傳感器芯片的出貨量超過(guò)9.4億顆，在國(guó)內(nèi)出貨量排名第一，全球市場(chǎng)出貨量排名第二。但在此之后，該公司進(jìn)軍高端市場(chǎng)遇阻，中低端市場(chǎng)也面臨思比科等廠商的強(qiáng)力沖擊。
思比科
該公司成立于2004 年，專門從事CMOS圖像傳感器的研發(fā)，基于其自主核心技術(shù)“超級(jí)像素信號(hào)處理技術(shù)(SuperPix)”和“超級(jí)圖像處理技術(shù)(Superlmage)”開(kāi)發(fā)了大量在國(guó)內(nèi)性能領(lǐng)先的CMOS圖像處理器。主打低像素CMOS產(chǎn)品，主要涵蓋30萬(wàn)、130萬(wàn)、200萬(wàn)和500萬(wàn)像素，在中低端市場(chǎng)認(rèn)可度較高，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦和電腦攝像頭。
此外，國(guó)內(nèi)還有比亞迪微電子、富瀚微、長(zhǎng)光辰芯、銳芯微等廠商，也在從事CIS的研發(fā)。
結(jié)語(yǔ)
CIS處于群雄并起的年代，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，只要發(fā)展對(duì)路，一切皆有可能，黑馬SK海力士就是個(gè)很好的例子。中國(guó)本土企業(yè)在巨大的汽車、安防和工業(yè)市場(chǎng)當(dāng)中，未來(lái)幾年的表現(xiàn)更值得期待。
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cmos 傳感器 廠家：國(guó)內(nèi)有哪些公司在做CMOS圖像傳感器？
北京思比科，上海格科威，深圳比亞迪，這三家是目前全華班設(shè)計(jì)的民營(yíng)企業(yè)，出貨量是國(guó)內(nèi)企業(yè)前3。主要面向國(guó)內(nèi)低端消費(fèi)電子，汽車，以及筆記本。月出貨量都是kk級(jí)。一般在臺(tái)積電，三星這樣的代工廠生產(chǎn)（不知道比亞迪有沒(méi)有自己的流片廠）
這里格科威目前已經(jīng)是全球出貨量前10的sensor廠。
頂級(jí)大廠中豪威已經(jīng)被中國(guó)財(cái)團(tuán)收購(gòu)，不知道算不算中國(guó)企業(yè)
辰新，科學(xué)級(jí)cmos
當(dāng)然是長(zhǎng)光辰芯……有個(gè)大牛的學(xué)生畢業(yè)去了
除了樓上幾位提到的
目前手機(jī)端終端的CMOS圖像傳感器的客戶公司也宣布CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)，例如OPPO，華為等廠商。不過(guò)目前也都沒(méi)有量產(chǎn)，處于研發(fā)階段。
而傳統(tǒng)的國(guó)內(nèi)本土公司，有例如格科微，思立微，思特微，匯頂（屏下指紋），比亞迪，銳芯微等。很多初創(chuàng)公司就不一一列出了.
國(guó)外就很多了 Sony 三星這種是設(shè)計(jì)和制造一體的IDM，還有OV ，CISTA，Aptina等這些公司的創(chuàng)始人盤根錯(cuò)節(jié)，有興趣的可以看看公司的發(fā)展史。
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