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智东西索尼跌落神坛！中国厂商横刀立马，深度解密CMOS图像传感器


智东西索尼跌落神坛！中国厂商横刀立马，深度解密CMOS图像传感器
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CMOS 传感器是利用 CMOS 工艺进行加工制造的固态图像传感器 ， 可实现视觉信息的读取转换及视觉功能的扩展 ， 并提供直观、真实、多层次、多内容的可视图像信息 ， 广泛应用于手机、数码相机、汽车、安防及医疗等领域 。未来 ，智能监控、 自动驾驶汽车等领域的兴起将为 CMOS 传感器提供更多的生存土壤 ， 助推 CMOS 传感器行业快速发展 。
本期的智能内参 ， 我们推荐头豹研究院的研究报告 ， 详解CMOS传感器的技术特点、市场现状和产业发展概况 。
本期内参来源：头豹研究院
《2019 年中国 CMOS 传感器行业概览》
作者： 刘霁樟
一、 中国 CMOS 传感器行业市场 1、 中国 CMOS 传感器行业定义及分类 CMOS 是一种制造大规模集成电路芯片的技术或利用此技术制造的芯片 ， CMOS 芯片是组成 CMOS 数字集成电路的基本单元 。 CMOS 传感器是利用 CMOS 工艺进行加工制造的固态图像传感器 ， 可实现视觉信息的读取转换及视觉功能的扩展 ， 并提供直观、真实、多层次、多内容的可视图像信息 ， 广泛应用于手机、数码相机、汽车、安防及医疗等领域 。
CMOS 传感器按像素阵列单元结构不同可分为无源像素型 CMOS 传感器（PPS） 、有源像素型 CMOS 传感器（APS）和数字像素 CMOS 传感器（DPS） ：
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▲CMOS 传感器产品分类（按像素阵列单元结构）
无源像素型 CMOS 传感器（PPS） ：
20 世纪 90 年代初 ， 第一代 CMOS 传感器——无源像素型 CMOS 传感器进入中国市场 。 无源像素型 CMOS 传感器（PPS）由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成 。 无源像素单元结构简单、像素填充率高且量子效率高 ， 但受传输线电容大等因素的影响 ， 无源像素型 CMOS 的信噪比低、成像质量差 ， 并且伴随像素个数的增加 ， 读出噪声加大 ， 是早期 CMOS 传感器多选用的一类结构 ， 目前 CMOS 传感器行业的领先供应商豪威科技有限公司旗下产品仍以无源像素型 CMOS 传感器为主 。
有源像素型 CMOS 传感器（APS） ：
有源像素型 CMOS 传感器作为第二代 CMOS 传感器 ， 大幅度改善了 CMOS 传感器的读出噪声、数据读出速度 。 有源像素型 CMOS 传感器（APS）的像素内部通常包含一个有源器件 ， 即每组像素顶端装有一个放大器 ， 该放大器在像素内部起放大或缓冲效果 ， 具有良好的消噪功能 。 有源像素型 CMOS 传感器是目前市场的主流选择 ， 其每一个像素均会连接一个放大器及 ADC 电路 ， 放大器仅在读出期间被激活 ， 因此有源像素型 CMOS 传感器相对其他类型固态图像传感器的功耗较小 。
APS 可进一步划分为光敏二极管型 APS 和光栅型APS：①光敏二极管型 APS 的量子效率更高 ， 输出图形信号质量较优 ， 读出噪声通常为75~100 个电子 ， 此结构适用于中低档应用场景；②光栅型 APS 结构可有效控制固定图形噪声 ， 读出噪声多为 10~20 个电子 ， 但光栅型 APS 制作工艺复杂 ， 与传统的 CMOS 制作工艺有所区别 ， 并且量子效率较低 ， 整体优势不明显 。 有源像素型 CMOS 传感器技术较为成熟 ， 是图像传感器市场的主流选择 。
数字像素 CMOS 传感器（DPS）：
20 世纪末 ， 美国斯坦福大学发明 DPS CMOS 传感器 ， 即利用像素级模数转换器及存储单元 ， 捕捉光信号后直接将其转换为数字信号输出 ， 解决 CCD 图形传感器在处理动态范围和色彩真实性方面不足的问题 ， 降低信号在像素排列中的衰减和干扰从而提升成像质量 。
CMOS 传感器根据感光元件安装位置不同可分为：前照式（FSI） 、背照式（BSI）及堆栈式（Stack）：


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