cmos|索尼跌落神坛！中国厂商横刀立马，深度解密CMOS图像传感器_图像传感器|芯片|索尼

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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
_原题：
《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|索尼跌落神坛！中国厂商横刀立马，深度解密CMOS图像传感器】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）：

▲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）：

▲CMOS 传感器产品分类（按感光元件安装位置）
前照式（FSI）：传统的 CMOS 传感器多采用前照式结构，即自上而下分别是透镜层、线路层及感光元件层。采用 FSI 结构的 CMOS 传感器当光线到达感光元件层时须经过线路层的开口，易造成光线损失。
背照式（BSI）：背照式 CMOS 传感器是将感光元件层更换位置至线路层的上方，感光层仅保留感光元件的部分逻辑电路，促使光线可直接到达感光元件层，从而减少光线反射等因素带来的光线损失。与前照式 CMOS 传感器相比，背照式 CMOS 传感器的感光效果显著提升，但生产工艺难度大且成本较高。
堆栈式（Stack）：堆栈式结构是在背照式基础上的改良，将所有线路层移至感光元件的底层，缩小了芯片的整体面积，此外，感光元件周围的逻辑电路也相应移至底层，可有效抑制电路噪声从而获取更优质的感光效果。堆栈式 CMOS 传感器的制作工艺与成本高于 BSI 结构的 CMOS 传感器，对生产企业的技术水平要求极高。
2、中国 CMOS 传感器行业发展历程1970 年，世界上首块 CCD 传感器诞生于美国贝尔实验室，此后 CCD 传感器凭借其高量子效率、高灵敏度、低噪音等优势迅速成为图像传感器市场的主导。 CMOS 传感器诞生时间稍晚于 CCD 传感器，由于早期性能不足以及像元尺寸过大在市场上难以与 CCD 传感器抗衡，但伴随大规模集成电路技术和 CMOS 工艺水平的提高， CMOS 传感器低功耗、体积小、集成度高等优势开始凸显，并逐步取代 CCD 传感器成为市场主导产品，截至 2018年， CMOS 传感器市场销售额占整个图像传感器市场销售额的比例已超过 90% 。