CCD已经被CMOS打败！大家怎么看？

update · 发表于 2015-11-6 15:46:54

本帖最后由 update 于 2015-11-6 15:51 编辑

市场研究机构 Yole Developpement 的分析师指出电荷耦合组件(charge-coupled device，CCD)影像传感器已经走向末日。Sony 的客户传言该公司将退出CCD影像传感器与相机制造业务──预期Sony将从2017年3月开始，停止鹿儿岛据点(Kagoshima Technology Centre)的8寸晶圆 CCD传感器生产线，到2020年则是完全退出该技术，这意味着Sony的CCD传感器业务前景非常不明朗。实际上CCD影像传感器仍可在某些应用领域提供最佳性能，且无法被CMOS影像传感器取代，但仰赖Sony生产CCD影像传感器的客户可能得另寻供货商，例如Teledyne Dalsa、On Semiconductor、e2v、Fairchild Semiconductor，或是改用CMOS影像传感器。这样重大转变将会更新产业的驱动力，这是不是就意味着CCD影像传感器已死呢？欢迎大家投票讨论！

目前图像传感器确实是CCD向CMOS转变，这两种传感器各有长短，但一直以来，CMOS传感器的缺点渐渐减少。CMOS图像传感器低成本、高集成度为其主要特点，图像质量已不输于CCD。与基于CCD的探头相比，CMOS探头的集成度更高，因为CMOS传感器集成了许多外围处理功能，所需器件比CCD探头少，且CMOS探头的功耗要低得多。从整个系统来看，CMOS传感器可将成本大大降低。

CCD以百万像素为单位，数码相机规格中的多少百万像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一种感光半导体芯片，用于捕捉图形，广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。与胶卷的原理相似，光线穿过一个镜头，将图形信息投射到CCD上。但与胶卷不同的是，CCD既没有能力记录图形数据，也没有能力永久保存下来，甚至不具备“曝光”能力。所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器，一个信号处理器以及一个存储设备(比如内存芯片或内存卡)。CCD有各式各样的尺寸和形状，最大的有2×2平方英寸。1970美国贝尔实验室发明了CCD。二十年后，人们利用这一技术制造了数码相机，将影像处理行业推进到一个全新领域。

CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)，即“互补金属氧化物半导体”。它是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导所需的大量资料。有人发现，将CMOS加工也可以作为数码相机中的感光传感器，其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的。

从技术的角度比较，CCD与CMOS有如下四个方面的不同：
1.信息读取方式：CCD电荷耦合器存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合，整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号，信号读取十分简单。

2.速度：CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下，以行为单位一位一位地输出信息，速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度比CCD电荷耦合器快很多。CCD采用逐个光敏输出，只能按照规定的程序输出，速度较慢。CMOS有多个电荷—电压转换器和行列开关控制，读出速度快很多，大部分500fps以上的高速相机都是CMOS相机。此外CMOS 的地址选通开关可以随机采样，实现子窗口输出，在仅输出子窗口图像时可以获得更高的速度。

3.电源及耗电量：CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电，耗电量较大;CMOS光电传感器只需使用一个电源，耗电量非常小，仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

4.成像质量：CCD电荷耦合器制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

CCD与CMOS图像传感器光电转换的原理相同，他们最主要的差别在于信号的读出过程不同；由于CCD仅有一个（或少数几个）输出节点统一读出，其信号输出的一致性非常好；而CMOS芯片中，每个像素都有各自的信号放大器，各自进行电荷-电压的转换，其信号输出的一致性较差。但是CCD为了读出整幅图像信号，要求输出放大器的信号带宽较宽，而在CMOS 芯片中，每个像元中的放大器的带宽要求较低，大大降低了芯片的功耗，这就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。尽管降低了功耗，但是数以百万的放大器的不一致性却带来了更高的固定噪声，这又是CMOS相对CCD的固有劣势。

从制造工艺的角度看，CCD中电路和器件是集成在半导体单晶材料上，工艺较复杂，世界上只有少数几家厂商能够生产CCD晶元，如DALSA、SONY、松下等。CCD仅能输出模拟电信号，需要后续的地址译码器、模拟转换器、图像信号处理器处理，并且还需要提供三组不同电压的电源同步时钟控制电路，集成度非常低。而CMOS是集成在被称作金属氧化物的半导体材料上，这种工艺与生产数以万计的计算机芯片和存储设备等半导体集成电路的工艺相同，因此生产CMOS的成本相对CCD低很多。同时CMOS芯片能将图像信号放大器、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器及控制器等集成到一块芯片上，只需一块芯片就可以实现相机的的所有基本功能，集成度很高，芯片级相机概念就是从这产生的。随着CMOS成像技术的不断发展，有越来越多的公司可以提供高品质的CMOS成像芯片，包括：Micron、 CMOSIS、Cypress等。

实际上，由于移动终端比如智能手机，平板，运动相机，行车记录仪等产品的市场迅速发展，CMOS越来越占据了市场的上风，从SONY公司的计划来看，CCD应该是逐渐在被CMOS打败，但技术的发展也未必总是我们预测的那样，大家怎么看待这个问题呢？

cy7910 · 发表于 2015-11-20 22:20:17

我一直也是这么觉得的。

bartuc · 发表于 2016-1-31 19:24:51

CMOS已经占绝对优势了~

ccarsenal · 发表于 2016-2-4 12:36:04

蓝天夏 · 发表于 2016-4-2 15:58:53

CMOS的夜间探测能力也超过了CCD。

update · 发表于 2017-11-7 08:53:44

update · 发表于 2017-11-15 09:36:49

update · 发表于 2017-11-28 09:14:58

update · 发表于 2017-12-29 10:39:11

mengfh · 发表于 2017-12-29 13:59:09

现在还有争议吗？

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