天津大学的cmos图像传感器芯片怎么样?
CMOS是互补金属氧化物半导体,主要由硅和锗构成,其基本功能是通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现的。
由这两种互补效应产生的电流可以被处理芯片记录并解释为图像。
在模拟摄像机和标清网络摄像机中,CCD应用最为广泛,长期占据市场主导地位。
CCD的特点是灵敏度高,但响应速度慢,不适合高清监控摄像机使用的高分辨率逐行扫描模式。因此,进入高清监控时代后,CMOS逐渐被人们认可,CMOS感光器件被广泛应用于高清监控摄像机中。
CMOS用于CCD的主要优点是非常省电。
与由二极管组成的CCD不同,CMOS电路几乎没有静态功耗。
这使得CMOS的功耗只有普通CCD的1/3左右。CMOS的重要问题是在处理快速变化的图像时,因为电流转换过于频繁而过热,所以抑制好暗电流问题不大,抑制不好就非常容易出现噪声。
720P和1080P的背照式CMOS器件已经研制出来,其灵敏度性能接近CCD。
与面照式CMOS传感器相比,背照式CMOS传感器在感光度(S/N)上有很大优势,显著提高了低照度条件下的拍摄效果,因此在低照度环境下拍摄可以大大降低噪点。
虽然基于CMOS工艺的百万像素摄像头产品在低照度环境和信号噪声处理方面存在一些不足,但不会从根本上影响其应用前景。
此外,相关国际企业正在加紧解决这两个问题。相信在不久的将来,CMOS的效果会越来越接近CCD,CMOS设备的价格也会低于CCD设备。
CMOS在安防行业的应用多于CCD已经成为不争的事实。虽然同样尺寸的CCD传感器分辨率优于CMOS传感器,但如果不考虑尺寸限制,CMOS在数量率上的优势可以有效克服大尺寸感光元件制造的困难,这样CMOS在更高分辨率上会更有优势。
另外,CMOS的响应速度比CCD快,更适合大数据的高清监控。
与CCD相比,CMOS的优点是体积小,功耗比CCD的1/10小,价格比CCD低1/3。
与CCD产品相比,CMOS是标准工艺,可以利用现有的半导体设备,不需要额外投资设备,质量可以随着半导体工艺的提高而提高。
同时,全球晶圆厂有很多CMOS生产线,这也有助于未来量产时降低成本。
另外,CMOS传感器最大的优势是具备系统集成度高的条件。
理论上,图像传感器所需的所有功能,如垂直位移、水平位移寄存器、时序控制、CDS、ADC…等。,可以集成在一个芯片上,甚至包括后端芯片和FlashRAM存储器在内的所有芯片都可以集成到一个片上系统中,从而达到降低整机生产成本的目的。
正因为如此,在R&D投资生产的厂商更多,其中美国30多家,欧洲7家,日本8家左右,韩国1,台湾省8家。
全球领先的制造商是安捷伦(惠普),市场份额为565,438+0%,ST(VLSIVision)为65,438+06%,OmniVision为65,438+03%,现代为8%,Photobit约为5%,合计市场份额为93%。
据In-Stat统计,到2004年,CMOS传感器的全球销售额预计将超过6543.8+0.8亿美元,CMOS将以62%的年复合增长率快速增长,逐渐蚕食CCD器件的应用领域。
特别是在2013快速发展的手机应用领域,基于CMOS图像传感器的相机模组将占据其80%以上的应用市场。
CMOS图像传感器属于新产品市场,市场份额不像成熟产业那样恒定。比如在CMOS市场,安捷伦、OmniVision、STM、现代按出货量比例依次排名,市场份额分别为24%、22%、14%、14%,其中STM。然而,仅仅经过一年的市场竞争,安捷伦和OmniVision仍然排名第一和第二,市场份额分别增加到37.7%和30.8%,而STM排名第四,市场份额急剧下降到4.8%。至于现代,其市场份额急剧下降至2.1%。值得一提的是,Photobi在2000年全球市场快速增长。
这三家厂商的出货量占全球出货量的82.2%。
从这个分析可以看出,这个行业的厂商集中度相当密集,所以观察上述三家厂商的动态和发展,可以看出徐产业和技术未来的发展方向。
安捷伦的主要产品是第二代CIF(352*288)HDCS-1020和第二代VGA(640*480)HDCS-2020,主要应用于数码相机、手机、PDA、PCCamera等新兴信息家电。此外,安捷伦在2000年的另一个成功策略是与罗技和微软结成战略联盟,进入光学鼠标产品领域。但这是一款非常低档的CMOS产品,而且不是用来拍摄图像的,所以这个数字并没有被纳入图像传感器的全球统计,但这显示了安捷伦进军基于CMOS技术的光学元件的规划意向。
OmniVision的主要产品包括:CIF(352x288)、VGA(640x480)、SVGA(800x600)和SXGA(1280x1024)。
Omnivision开发的654.38+0.3万像素的CMOS图像传感器正在数码相机中得到广泛应用。
业界普遍认为,一百万像素是使用CMOS和CCD的分水岭,CMOS成功进入这一市场,足以说明CMOS技术发展对市场的渗透,未来可能取代CCD成为低端影像产品的应用。
2001年5月Omnivision开发的CIF(352x288)级别的CMOS传感器,特点是功耗低。其目标市场是手机,产品开发策略与各大研究机构不谋而合。在手机市场上,CMOS模块的摄像头模块已经成为移动通信应用数量最多的产品。
Photobit在2000年大获成功。
2001年,Photobit率先研发出PB-0330产品型号的CMOS图像传感器。这款产品采用了单片逻辑数字转换器,是1/4英寸VGA(640x480)的第二代,同时还引入了PB-011产品型号的CMOS图像感。
Photobit推出这两款产品主要是针对数码相机和PCCamera,不同于手机市场上的OmniVisionCIF(352x288)。它推出了CIF(352x288)和VGA(640x480)两种不同分辨率的图像传感器,营销范围意在覆盖低端和中高端市场。
2013,业界开发了CMOS图像传感器的新技术——C3D。
C3D技术最大的特点是像素反应的均匀性。
C3D技术重新定义了成像器的性能(包括系统的整体性能),并在均匀性和暗电流方面提高了CMOS图像传感器的标准性能。
2014年初,美国Foveon公司公开展示了其最新研发的FoveonX3技术,立即引起了业界的极大关注。
FoveonX3是世界上第一个可以在一个像素上捕捉所有颜色的图像传感器阵列。
传统的光电耦合器件只能感知光强,不能感知颜色信息。它需要通过一个滤色器来感知颜色信息,这个滤色器叫做拜耳滤色器。
另一方面,FoveonX3通过像素中的不同深度来感知颜色,最外层感知蓝色,第二层感知绿色,第三层感知红色。
它是基于硅对不同波长光的吸收效应来实现一个像素感知所有的颜色信息。已经有CMOS图像传感器使用该技术,其应用产品为“SigmaSD9”数码相机。
这项创新技术可以提供更清晰的图像和更好的色彩。与以往的图像传感器相比,X3是第一个通过内置的硅光电传感器来检测颜色的传感器。
FoveonX3的技术对传统的半导体感光技术有很大的突破,也有颠覆传统技术的效果。相信FoveonX3会有很好的前景。
在高分辨率像素产品方面,日前,台湾省锐视科技已领先业界量产265,438+百万像素CMOS图像传感器,美国公司与台湾省光学镜头厂合作,于第三季度推出该模块CMOS传感器结合镜头,CMOS应用已经开始在200万像素数码相机产品中应用。
CMOS线性阵列图像传感器DLIS-2K-世界上最快的单端口重构线性图像传感器。测量范围:200nm~1100nm输出信号:数字DLIS-2K线阵图像传感器包括4行像素,每行有2081个光学像素和16个黑色像素。
其中3行是4×4微米的正方形像素,另一行是4×32微米的矩形像素。
采用相关多重采样法,其等效灵敏度可达160 V/lux-s..
每条线可以随意控制曝光和输出。
此外,背景采样可以使用传统的相关双采样(CDS)值,或者设置为用户控制的环境光值。
传感器由三线串口控制,集成了高速分布式8to 11 BitAnalogotodigitalController(D/AD)、XtremeIX和Activecolumnsensortechnologies专利技术,最大限度实现应用功能。
延伸阅读:2k系列DLIS可配置线扫描CMOS图像传感器。
DLIS-2K传感器全部使用该建筑先进的光电二极管(APD)像素工艺,以及Panavishen专利的成像像素IP架构。
这些重新配置的线性图像传感器以低成本提供高性能,集高灵敏度、高速度和多功能于一身,可解决消费电子、工业、汽车和技术市场的许多应用。
分析认为,全球工业公司的估值是世界图像传感器市场,117亿美元,上升到2012。
总体而言,图像传感器已经扩展到工业和商业领域,例如生物识别技术、机器视觉、广播、电影摄像机和医药,例如摄像机、安全和计算机摄像机、便携式通信设备和消费电子应用。
在汽车行业,有增加角速率、占用座椅、巡航控制传感器、车道偏离系统和后视摄像头的需求。
DLIS-2K的成像仪是一个四线传感器,具有11位模数转换、高动态范围和与多重采样(CMS)相关的改进的灵敏度。
该传感器可用于光谱学、条形码、触摸屏、光学字符识别、机器视觉、测量和其他应用。
这些专利技术的进步使得产品在图像采集和读取方面,包括灵活性:环境光减法,过采样,无损读取模式,不同的积分,自动阈值和120MHz的像素读数,这在高分辨率模式下是前所未有的。
DLIS传感器周围环境结合12位数字化和自动阈值光减法。
这提供了一个简单的二进制输出芯片,允许条形码、触摸屏或任何需要找到位置或系统许多部分的应用的质心移除。
用户也可以输入模拟信号,即应用程序可能需要数字化。
操作模式可以混合或匹配,对于许多不同的应用,有四种可能的像素组合,使该系列成为最佳解决方案。
“我们的目标是以极具竞争力的价格解决问题,并扩大条形码和可编程图像传感器触摸屏市场。
塔的CMOS图像传感器技术和制造能力是世界一流的,设计团队和塔的工程师之间的密切互动有助于实现快速生产,”Panavishen成像公司首席技术官Jeffrey Zarnowski说。
“我很高兴Panavishen的线性图像传感器系列,因为这些产品将极大地促进各种市场上无数设备的产能。
通过将先进光电二极管(APD)的像素工艺和pixel的IP与Panavishen的专利成像架构相结合,已经启用的成像特性是以前线性成像无法实现的,”Tower Semiconductor专业业务部副总裁兼总经理Avisrum博士说。
该塔的0.18微米技术实现了片上、位可选择的模数转换器和比以前产品更高的数据传输速率。
塔的APD工艺显示出改进,并且像素的IP比具有高电荷转移特性的标准光电二极管更敏感。
塔的技术和Panavishen图像与建筑的结合,使4×32微米灵敏度的像素超过100伏/勒克斯