什么是CMOS圖像傳感器？CMOS圖像傳感器的基本名詞解釋

Sensor，作為攝像頭模組最重要的一部分，其總價值占比超過50%，在攝像頭模組及相關(guān)行業(yè)，提到“Sensor”這個詞，一般代指圖像傳感器。目前，除了一些特殊領(lǐng)域，CMOS圖像傳感器占據(jù)絕大部分市場。本期，我們將簡單介紹CMOS圖像傳感器的一些基礎(chǔ)概念和名詞概念。

01什么是CMOS圖像傳感器？

CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），即互補金屬氧化物半導(dǎo)體，是一種可記錄光線變化的半導(dǎo)體，主要利用硅和鍺做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著N型和P型半導(dǎo)體，這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成圖像。

CMOS圖像傳感器（CMOS imager Sensor ）,簡稱CIS，即采用CMOS工藝的圖像傳感器，一種利用光電技術(shù)原理所制造的圖像傳感元件。

02像素

像素（Pixel），是圖像傳感器的最小感光單元，像素陣列排列在一起形成了圖像傳感器的感光區(qū)域。

像素尺寸（Pixel Size），是指圖像傳感器單個感光元件的尺寸，一般我們能看到兩種表述，比如1.12μm或者1.12μm×1.12μm。像素的尺寸越大，接收光子的數(shù)量就越多，同光照條件和曝光時間內(nèi)產(chǎn)生的電荷也越多。

有效像素（Number of effective pixels），是指CIS中能夠進(jìn)行有效的光電轉(zhuǎn)換并輸出圖像信號的像素，是衡量CIS的重要技術(shù)指標(biāo)。例如索尼的經(jīng)典CIS——IMX586，有效像素為8000（H）×6000（V），表示橫列像素數(shù)目為8000，豎列像素數(shù)目為6000，兩個數(shù)字相乘為4800萬，也被稱為48M或者48MP。M、MP是Megapixel（百萬像素）的簡稱。

03光學(xué)尺寸/靶面尺寸

我們經(jīng)常會看到，幾點幾分之一的Sensor，這便說的是CMOS圖像傳感器的尺寸，這個尺寸是指傳感器的靶面尺寸，主要是通過計算傳感器靶面的對角線長度，再將其換算成英寸，比如常見的1英寸（1"）、1/2英寸（1/2"）、1/4英寸（1/4"）等等。

04幀率

幀率（Frame Rate），代表單位時間所記錄或者播放的圖片的數(shù)量，每秒的幀率表示圖形傳感器在處理場時每秒鐘能夠更新的次數(shù)，幀數(shù)越高，表現(xiàn)出來的畫面更流暢。比如三星的HP1，其幀率有一項為30fps @8K，表示傳感器能夠以 30fps 的速度錄制 8K 視頻。

05CFA

CFA（Color Filter Array），即彩色濾波列陣，由于CIS本身是無法感受光的波長，也就是不能感知顏色，CFA的作用是為了讓CIS能夠感受色彩，目前主流采用Bayer陣列，也稱RGGB或者RGB Bayer。沒有CFA的傳感器形式被稱為monochrome（MONO），也就是黑白傳感器，MONO傳感器的層次過渡更加細(xì)膩，信噪比也更高。

06像素類型/像素技術(shù)

主要分為FSI（前照式）和BSI（背照式）兩種，前照式的金屬布線層在CFA和光電二極管的中間，當(dāng)光線進(jìn)入二極管時會有損失，背照式則將金屬布線層放在了光電二極管的下面，光線透過彩色濾波片后可直接進(jìn)入到光電二極管，這種結(jié)構(gòu)不僅增大了進(jìn)光量，且有效抑制了光線射入角變化引起的感光度下降。如今，背照式已成為中高端CIS的主流技術(shù)。堆疊式/堆棧式（Stark）則是在背照式的一種改良，將線路層挪到了感光元件的底部，最大化了感光區(qū)域，同時也縮小了芯片的整體面積。

07CRA角度

CRA角度：從鏡頭的傳感器一側(cè)，可以聚焦到像素上的光線的最大角度被定義為主光角（Chief Ray Angle，簡稱CRA），又叫主光線入射角。鏡頭軸心線附近接近零度，與軸心線的距離越大，角度也隨之增大。CRA與像素在傳感器的位置是相關(guān)的。如果lens的CRA小于sensor的CRA，一定會有偏色現(xiàn)象。

08傳輸接口

主要有MIPI和DVP等接口，（Mobile Industry Processor Interface）是串口，移動行業(yè)處理器接口，是MIPI聯(lián)盟發(fā)起的為移動應(yīng)用處理器制定的開放標(biāo)準(zhǔn)，具有傳輸速度快，抗干擾能力強等特點，主要有CLKP/N、DATAP/N管腳，一般有1/2/4Lane。DVP（Digital Video Port）是并口，主要有MCLK，PCLK，VSYNC，HSYNC，DATA管腳，可以傳輸8/10/12 bits數(shù)據(jù)，速度較慢，傳輸?shù)膶拵У?。除此之外，還有LVDS、Parallel、HISPI以及索尼的SLVS-EC接口等等。

09封裝

封裝（Package），CIS封裝主要有COB、CSP、PLCC、BGA、LGA、PGA等封裝方式。COB（chip on board）,是指將裸片直接與PCB相連的技術(shù)，即將裸片通過打線的方式把芯片上的信號和線路板連接在一起也稱為頂部包封技術(shù)，CSP(Chip Scale Package)封裝，即芯片級封裝，是在BGA的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，極接近芯片尺寸的封裝產(chǎn)品，擁有體積小、電性能良好和散熱優(yōu)良等特點。

PLCC,是將CIS通過COB制程打到基板上，然后再蓋上支架和貼上IR，成為PLCC。PLCC的底部四邊含有焊盤，這樣就可以通過SMT方式把PLCC打到FPC上,SMT后可以再組裝馬達(dá)和鏡頭做成攝像頭模組。

BGA為球形觸點陳列，表面貼裝型封裝。LGA是平面網(wǎng)格陣列封裝，PGA則屬于插針網(wǎng)格陣列封裝。

審核編輯：湯梓紅