CMOS圖像傳感器的簡(jiǎn)介和市場(chǎng)分析

CMOS傳感器是生活中常用器件，在往期文章中，小編對CMOS攝像機、背照式CMOS、CMOS模擬開(kāi)關(guān)等內容有所介紹。為增進(jìn)大家對CMOS的了解，本文將基于兩點(diǎn)介紹CMOS：1.什么是CMOS圖像傳感器，2.CMOS圖像傳感器市場(chǎng)分析。如果你對CMOS相關(guān)內容具有興趣，不妨繼續往下閱讀哦。

一、CMOS圖像傳感器

CMOS圖像傳感器和CCD傳感器，工作原理類(lèi)似。用圖4.1.3來(lái)說(shuō)明，CMOS圖像傳感器并不像CCD那樣把光生電荷移至電荷電壓變化器，而是直接檢測每個(gè)感光單元下的電荷。對CMOS來(lái)說(shuō)，可以理解為將圖4.1.3中的電荷電壓轉換電路集成到了每個(gè)CMOS 電容上（這個(gè)說(shuō)法可能不是很準確，由于在分析儀器中CMOS用的比較少，所以沒(méi)有詳細查資料，大家可以討論下）。

與CMOS圖像傳感器相比，CCD具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)范圍、較小的背景噪聲和較高的光靈敏度。不過(guò)，CMOS傳感器對功率的要求比CCD要低很多，而且CMOS傳感器的成本比CCD的低。在一些不要求高分辨率和低背景噪聲的場(chǎng)合，CMOS用的比較多，像現在的中、低端手機的攝像頭，基本都采用的是CMOS圖像傳感器。分析儀器、天文觀(guān)測儀器、高檔數碼相機一般都是采用的CCD圖像傳感器。

CMOS圖像傳感器是一種典型的固體成像傳感器，與CCD有著(zhù)共同的歷史淵源。CMOS圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅動(dòng)器、列驅動(dòng)器、時(shí)序控制邏輯、AD轉換器、數據總線(xiàn)輸出接口、控制接口等幾部分組成這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過(guò)程一般可分為復位、光電轉換、積分、讀出幾部分。

在CMOS圖像傳感器芯片上還可以集成其他數字信號處理電路，如AD轉換器、自動(dòng)曝光量控制、非均勻補償、白平衡處理、黑電平控制、伽瑪校正等，為了進(jìn)行快速計算甚至可以將具有可編程功能的DSP器件與CMOS器件集成在一起，從而組成單片數字相機及圖像處理系統。

1963年Morrison發(fā)表了可計算傳感器，這是一種可以利用光導效應測定光斑位置的結構，成為CMOS圖像傳感器發(fā)展的開(kāi)端。1995年低噪聲的CMOS有源像素傳感器單片數字相機獲得成功。

CMOS圖像傳感器具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）、隨機窗口讀取能力。隨機窗口讀取操作是CMOS圖像傳感器在功能上優(yōu)于CCD的一個(gè)方面，也稱(chēng)之為感興趣區域選取。此外，CMOS圖像傳感器的高集成特性使其很容易實(shí)現同時(shí)開(kāi)多個(gè)跟蹤窗口的功能。2）、抗輻射能力?？偟膩?lái)說(shuō)，CMOS圖像傳感器潛在的抗輻射性能相對于CCD性能有重要增強。3）、系統復雜程度和可靠性。采用CMOS圖像傳感器可以大大地簡(jiǎn)化系統硬件結構。4）、非破壞性數據讀出方式。5）、優(yōu)化的曝光控制。值得注意的是，由于在像元結構中集成了多個(gè)功能晶體管的原因，CMOS圖像傳感器也存在著(zhù)若干缺點(diǎn)，主要是噪聲和填充率兩個(gè)指標。鑒于CMOS圖像傳感器相對優(yōu)越的性能，使得CMOS圖像傳感器在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

二、CMOS圖像傳感器市場(chǎng)

CMOS圖像傳感器始于“拍照和錄像應用”，盛行于“移動(dòng)市場(chǎng)”，最近幾年，又受到高附加值下游市場(chǎng)的驅動(dòng)。那么，未來(lái)哪些將成為CMOS圖像傳感器的高增長(cháng)領(lǐng)域呢？消費類(lèi)、無(wú)人機、機器人還是VR？

CMOS圖像傳感器具有體積小、功耗低等優(yōu)勢，在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域占有率達到90%。隨著(zhù)背照式和堆棧式技術(shù)等新型CMOS圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步，以及雙攝像頭、3D攝像頭陸續出現并成為智能手機的新賣(mài)點(diǎn)。再加上汽車(chē)、無(wú)人機、VR以及AR技術(shù)等新興市場(chǎng)的推動(dòng)，CMOS圖像傳感器正迎來(lái)新一輪的產(chǎn)業(yè)成長(cháng)高峰。

1、消費市場(chǎng)依然占據主導地位

眾所周知，移動(dòng)端一直是CMOS圖像傳感器重要的市場(chǎng)。據預測，未來(lái)智能手機中將廣泛采用雙攝像頭和3D攝像頭，隨著(zhù)這兩種應用的普及，CMOS無(wú)疑將迎來(lái)新一輪的爆發(fā)。同時(shí)這將驅動(dòng)著(zhù)CMOS圖像傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)生變化，從成像質(zhì)量到人機交互，這是一個(gè)從成像到傳感和用戶(hù)界面的大轉變。

2、汽車(chē)是增長(cháng)最快的細分市場(chǎng)

汽車(chē)電子是CMOS圖像傳感器增長(cháng)最快的細分市場(chǎng)，2015年全球銷(xiāo)售額為4.8億美元，占CMOS市場(chǎng)的4.8%，預計2020年銷(xiāo)售額可達18億美元，市場(chǎng)占比將達到11%。

ADAS系統的不斷進(jìn)步使得汽車(chē)上需要搭載后視、前視、環(huán)繞視CMOS攝像頭，以直接獲取周?chē)h(huán)境的圖像信息，實(shí)現前向碰撞預警、車(chē)道偏離警示、自動(dòng)泊車(chē)、路況記錄、車(chē)輛/行人/障礙物識別、車(chē)內環(huán)境監控等功能。目前高端汽車(chē)ADAS系統包含5-8個(gè)攝像頭，未來(lái)隨著(zhù)無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)搭載的CMOS傳感器數量有望超過(guò)10個(gè)。

3、醫療應用需求涌現

傳統的電荷耦合設備（CCD）圖像傳感器技術(shù)已不能滿(mǎn)足醫療圖像抓取應用的需要。CMOS圖像傳感器憑借其六大優(yōu)勢席卷醫療電子應用，主要優(yōu)勢包括：系統集成度更高、動(dòng)力要求較低、圖像抓取功能更為靈活、界面智能化程度更高、動(dòng)態(tài)范圍更大、感光度更高。一些常用的醫療器械如醫療內窺鏡均因為CMOS圖像傳感器使得性能有大幅度提升。

ams的CMOS圖像傳感器已經(jīng)在以上這些領(lǐng)域廣泛應用，ams CEO Alexander Everke就曾預測其他細分市場(chǎng)未來(lái)也有廣闊的應用空間：“未來(lái)CMOS圖像傳感器將在3D建模、AR/VR、手勢、臉部識別、3D掃描和游戲六大領(lǐng)域爆發(fā)?！?/p>

下游需求旺盛，產(chǎn)業(yè)競爭激烈，在CMOS圖像傳感器界占有重要地位的ams以一系列高性能的產(chǎn)品組合，并不斷致力于技術(shù)創(chuàng )新的戰略來(lái)面對。

4、面型圖像傳感器

包含CMV、CHR系列產(chǎn)品，廣泛應用于工業(yè)視覺(jué)、科學(xué)研究、航天軍事及醫療儀器相關(guān)領(lǐng)域。