隨著全面屏的發(fā)展，手機對于前置攝像頭模組的要求是盡可能做小、做薄。而決定攝像頭模組的尺寸的，主要是CMOS圖像傳感器和鏡頭的尺寸。近日，三星電子宣布推出當下最小的CMOS圖像傳感器，專門針對全面屏形態(tài)的手機。

對于手機 、數(shù)碼相機、數(shù)字電視等智能設備，必不可少的就是圖像傳感器。這個市場已迎來高峰時期，CMOS圖像傳感器供應商之間的競爭也正在升溫。

本篇將聚焦CMOS技術，說說有關CMOS圖像傳感器的那些事。

讓你更了解CMOS圖像傳感器

圖像傳感器是一種將光學圖像轉(zhuǎn)換成電子信號的電子設備。為滿足不同應用的特殊目標而設計的，它提供了不同級別的靈敏度和質(zhì)量。

美國貝爾實臉室發(fā)現(xiàn)電荷通過半導體勢阱發(fā)生轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，提出了固態(tài)成像這一新概念和一維CCD(Charge-Coupled Device電荷耦合器件)模型器件。此后很長一段時間CCD主導著圖像傳感器市場。

但是隨著CCD應用范圍的擴大，其缺點逐漸暴露出來。CCD技術芯片技術工藝復雜，不能與標準工藝兼容。這種芯片需要的電壓功耗也較大，因此CCD技術芯片價格昂貴且使用不便。

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 互補金屬氧化物場效應管)圖像傳感器從90年代開始獲得業(yè)界重視并且得到大量人力、物力進行研發(fā)，由于CMOS圖像傳感器具有性價比高、體積小、功耗低等特點，逐步扭轉(zhuǎn)市場格局。

目前市場上幾乎已經(jīng)呈現(xiàn)CMOS技術獨霸的現(xiàn)象。

CMOS技術是什么?與CCD技術又有何區(qū)別?

“模擬”CCD執(zhí)行光子到電子的轉(zhuǎn)換。CCD的設計目的是將電荷逐個像素地移動，直到它們到達專用讀出區(qū)域放大器。CCD是線性傳感器，其輸出與接收到的光子數(shù)量直接相關。

“數(shù)字”CMOS圖像傳感器(CIS)執(zhí)行光子到電壓的轉(zhuǎn)換，它直接在像素上進行放大。更高級的CIS技術提供了一個并行讀出架構，其中每個像素都可以單獨尋址，或者作為一個組并行地讀出。

CCD：光子——電子(左) CMOS：光子——電壓(右)

CMOS圖像傳感器有四個主要組件：

光電二極管(PD)

像素設計

彩色濾光片(CF)

微透鏡

光電二極管(PD)用于捕捉光，一般用于實現(xiàn)這一功能的是PIN二極管或PN結器件。最廣泛實現(xiàn)的像素設計被稱為“有源像素傳感器”(APS)。通常使用3—6個晶體管，它們可以從大型電容陣列中獲得或緩沖像素。彩色濾光片用于分離反射光的紅、綠、藍(RGB)成分。最后，微透鏡從CIS的非活性部分收集光，并將其聚焦到光電二極管。微透鏡通常具有球形表面和網(wǎng)狀透鏡。

綜上，CMOS圖像傳感器具有體積小、功耗低等優(yōu)勢，且CMOS傳感器的制造成本遠低于CCD傳感器，使其在圖像傳感器領域占有率達到90%。

同時，CMOS圖像傳感器的背照式和堆棧式技術也逐漸發(fā)展起來，使得CMOS圖像傳感器的應用場景越來越廣。智能手機的雙攝像頭、三攝像頭、3D攝像頭已經(jīng)屢見不鮮，再加上汽車、無人機、VR以及AR技術等新興市場的推動，CMOS圖像傳感器正迎來新一輪的產(chǎn)業(yè)成長高峰。