CMOS圖像傳感器技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，多款新品陸續(xù)發(fā)布

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）CMOS圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅(qū)動器、列驅(qū)動器、時序控制邏輯、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)總線輸出接口、控制接口等組成，它們通常都被集成在同一塊硅片上，工作過程大致可以分為復(fù)位、光電轉(zhuǎn)換、積分和讀出幾個階段。

CMOS圖像傳感器每個像素都包含感光二極管、浮動式擴散層、傳輸電極門、起放大作用的MOSFET等元件。在曝光階段，感光二極管完成光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生信號電荷。曝光結(jié)束后，信號電荷被傳送到浮動式擴散層，并由MOSFET電極門拾取，最終將電荷信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

CMOS圖像傳感器的主要技術(shù)路線

當(dāng)前，CMOS圖像傳感器市場的主要技術(shù)路線包括幾個方面，一是像素提升與尺寸優(yōu)化，隨著消費者對圖像質(zhì)量要求的不斷提高，CMOS圖像傳感器廠商不斷追求更高的像素數(shù)。大尺寸傳感器能夠捕獲更多的光線，提高圖像的清晰度和動態(tài)范圍。尤其是在智能手機領(lǐng)域，一些高端機型開始采用1英寸甚至更大尺寸的傳感器。

二是背照式與堆棧式結(jié)構(gòu)，相比傳統(tǒng)的前照式傳感器，背照式結(jié)構(gòu)將光電二極管置于硅片的上層，使得光線能夠直接照射到光電二極管上，從而提高了光線的利用效率，增強了感光性能。在背照式的基礎(chǔ)上，堆棧式結(jié)構(gòu)進一步將電路層移至感光元件的底層，縮小了芯片的整體面積，并優(yōu)化了電路噪聲抑制，從而實現(xiàn)了更高的圖像質(zhì)量和更快的處理速度。

三是動態(tài)范圍與低光性能，為了實現(xiàn)更好的圖像質(zhì)量，CMOS圖像傳感器廠商不斷研發(fā)新的HDR技術(shù)，如多幀合成、高低轉(zhuǎn)換增益電路（DCG）等，以提高傳感器的動態(tài)范圍。通過優(yōu)化像素結(jié)構(gòu)、提高光電轉(zhuǎn)換效率以及采用先進的信號處理技術(shù)，CMOS圖像傳感器在低光環(huán)境下的表現(xiàn)也得到了顯著提升。

四是高速讀取與全局快門，為了滿足視頻拍攝和高速運動捕捉等需求，CMOS圖像傳感器需要具備較快的讀取速度。堆棧式結(jié)構(gòu)和全局快門技術(shù)的應(yīng)用都有助于提高傳感器的讀取速度。全局快門技術(shù)能夠同時曝光整個傳感器陣列的所有像素，從而避免了滾動快門可能產(chǎn)生的扭曲和變形。這種技術(shù)在高速攝影、工業(yè)檢測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

五是智能化與集成化，為了提升圖像處理的效率和效果，一些CMOS圖像傳感器開始集成AI處理單元。這些單元能夠?qū)崟r分析圖像內(nèi)容，優(yōu)化拍攝參數(shù)，實現(xiàn)更智能的攝影體驗。

思特威、長光辰芯推出高分辨率圖像傳感器新品

近日，多家公司發(fā)布CMOS圖像傳感器新品，如思特威，推出了兩款高分辨率圖像傳感器——SC635HAI和SC532HAI，分別具備6MP和5MP的分辨率。

作為安防市場新主流分辨率圖像傳感器，兩款背照式產(chǎn)品基于思特威SmartClarity-3工藝技術(shù)打造，搭載了Lightbox IR、ColGain HDR、SmartAOV等多項先進技術(shù)，具備高感度、高動態(tài)范圍、高溫成像、低功耗等優(yōu)勢性能。

據(jù)介紹，通過背照式像素架構(gòu)設(shè)計和SFCPixel專利技術(shù)，以及Lightbox IR近紅外增強技術(shù)，兩款傳感器在可見光與近紅外波段下實現(xiàn)了優(yōu)異的感光性能，即使在黑暗環(huán)境下也能提供清晰明亮、低噪點的影像。

兩款產(chǎn)品支持雙重曝光行交疊HDR（2-exposure Staggered HDR）和單幀曝光ColGain HDR兩種模式，顯著提升動態(tài)范圍，能夠呈現(xiàn)明暗細(xì)節(jié)清晰、運動無拖影的高質(zhì)感畫面。

得益于內(nèi)部電路模塊的精準(zhǔn)化控制設(shè)計，兩款傳感器均擁有出色的低功耗性能，有助于降低攝像頭整機的功耗。

SC635HAI和SC532HAI的高分辨率和優(yōu)異性能，使其非常適用于安防監(jiān)控和消費類IoT應(yīng)用。在全天候、遠距離監(jiān)控場景中，如人形偵測、車牌識別等，這兩款傳感器能夠提供卓越的3K高清夜視全彩影像，提升監(jiān)控系統(tǒng)的識別速度和準(zhǔn)確率。此外，它們還支持家用IoT攝像頭、戶外太陽能4G攝像頭等設(shè)備的節(jié)電工作需求。

長光辰芯近期發(fā)布了16MP全局快門CMOS圖像傳感器——GAMX4416，該產(chǎn)品繼承了GMAX系列產(chǎn)品的低噪聲、優(yōu)異的PLS等特性，并增加了片上binning、HDR（高動態(tài)范圍）等新的功能。這些特性使得該傳感器在運動捕捉、航空測繪、AOI（自動光學(xué)檢測）等領(lǐng)域具有更強的應(yīng)用能力和更高的性能表現(xiàn)。

GAMX4416有效分辨率為4096 (H) x 4096 (V)，即16MP，能夠捕捉更多細(xì)節(jié)，提供更清晰的圖像。采用全局快門像素設(shè)計，能夠有效避免運動模糊，特別適用于高速運動物體的拍攝。讀出噪聲低，有助于提高圖像的信噪比，使圖像更加干凈、清晰。HDR功能使得傳感器在強光和弱光環(huán)境下都能保持較好的圖像質(zhì)量。

基于以上特性，長光辰芯的16MP全局快門CMOS圖像傳感器在多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。如，在工業(yè)自動化、智能制造等領(lǐng)域，該傳感器可用于高精度檢測、圖像識別等任務(wù)。在光譜學(xué)、天文學(xué)、高能物理等科學(xué)研究中，該傳感器可提供高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)支持。在廣電、影視制作等領(lǐng)域，該傳感器可用于高清攝像、無人機拍攝等場景。

寫在最后

從發(fā)展趨勢來看，CMOS圖像傳感器市場將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長的態(tài)勢。一方面，隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，CMOS圖像傳感器的性能將不斷提升；另一方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備等新興市場的興起，CMOS圖像傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展。