圖像傳感器高品質(zhì)低功耗，CMOS誰與爭鋒？

　　CMOS圖像傳感器在各個市場領(lǐng)域，隨著應(yīng)用需求的變化其技術(shù)也在不斷改進和演變，已經(jīng)超出了滿足細分市場具體要求的目標(biāo)。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在可制造性、低功耗、易于集成、低成本，以及最近出現(xiàn)的高品質(zhì)圖像質(zhì)量。

　　在每一個市場領(lǐng)域，這些CMOS技術(shù)進步已達到或超過了該領(lǐng)域的市場要求，CMOS的優(yōu)勢已使OEM能夠改進成型的相機產(chǎn)品。但是在數(shù)據(jù)的傳輸過程中CMOS傳感器是每個像素都有放大器，其放大效果保持均衡很困難，因而最后整合會產(chǎn)生噪聲。而且在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都遜色于CCD。

　　針對CMOS傳感器性能的不足之處，業(yè)界正在通過不斷的技術(shù)革新加以改善，其中最主要的技術(shù)突破點在于，低照度條件下的成像性能提升和降低圖像中的噪聲信號。

　　以提升低照度性能而言，業(yè)界提出了微透鏡（MicroLens）陣列技術(shù)，讓更多的光能導(dǎo)入到CMOS傳感器的每個像素（光電二極管）上，從而增加感應(yīng)的亮度，不過微透鏡技術(shù)已屬微機電系統(tǒng)（MEMS）的層次，而非原有的單純半導(dǎo)體電路層次，所以挑戰(zhàn)難度的增加自是不難想像。

　　對于降低圖像中的噪聲信號，一種做法是對原有半導(dǎo)體制程進行改進，在CMOS電路的硅表面上摻入雜質(zhì)，以此形成一個針扎層（PinningLayer），此結(jié)構(gòu)可將光吸收到硅晶片的內(nèi)部，進而降低（光電二極管）表面的噪聲，此種作法也稱為針扎光電二極管（PinnedPhotodiode）。目前此種作法確實改善了噪聲問題，使圖像品質(zhì)提升，不過現(xiàn)階段此種制程也會增加晶片的制造成本。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS傳感器的性能正在得到快速提升。此外，盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優(yōu)于CMOS傳感器，但如果不考慮尺寸限制，CMOS傳感器在成品率上的優(yōu)勢可以有效克服大尺寸感光原件制造的困難，這樣CMOS傳感器在更高分辨率下將更有優(yōu)勢。另外，CMOS傳感器響應(yīng)速度比CCD快，因此更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。從市場方面來看，CCD的傳統(tǒng)生產(chǎn)廠商SONY已經(jīng)開始把重心移向了CMOS傳感器，不但研發(fā)出了ClearVidCMOS技術(shù)，推出了Exmor系列的高清CMOS產(chǎn)品，在其生產(chǎn)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機中更是幾乎清一色地采用了CMOS傳感器，這也許可以看作是CMOS傳感器的一個階段性勝利。安防行業(yè)使用CMOS多于CCD已經(jīng)成為不爭的事實，隨著CMOS圖像傳感器獲取更多的成像市場份額，CMOS技術(shù)一定會有更大的發(fā)展動力和更多創(chuàng)新，以順應(yīng)市場未來的發(fā)展趨勢和要求。

　　高清圖像傳感器作為攝像機等高清圖像抓取設(shè)備的核心部件，決定著圖像質(zhì)量。被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至傳感器芯片上，圖傳傳感器根據(jù)光的強弱進行處理，形成視頻信號輸出。CCD和CMOS是當(dāng)前被普遍采用兩種圖像傳感器，兩者都利用感光二極管（photodiode）進行光電轉(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。以性能來區(qū)分，他們基本主要體現(xiàn)在靈敏度，噪點處理以及功耗等方面。在相同大小面積傳感器的對比中，CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此，我們在市面常見的低照度標(biāo)清攝像機基本都以CCD技術(shù)作為自己的傳感設(shè)備。標(biāo)清時代，CCD無疑比CMOS更受青睞。

　　CCD制造工藝復(fù)雜，只掌握在少數(shù)廠家手中，導(dǎo)致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點，成本就呈幾何數(shù)增長，因此如果監(jiān)控要走高清化，CCD顯然發(fā)展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數(shù)的情況下，價格更低，具有很高性價比可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展，而高清監(jiān)控對成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。

　　要做到高清，還需要在寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補償?shù)榷喾矫婕夹g(shù)協(xié)作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說是高清的真正實現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術(shù)的結(jié)合要遠遠超過CCD，動態(tài)范圍更高，響應(yīng)速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。此外，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經(jīng)不相上下。