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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( 二 )


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% 。
相比于日本、韩国等发达国家 ， 中国 CMOS 传感器行业起步稍晚 ， 技术水平较低 ， 主要集中于中低端产品市场 。 中国 CMOS 传感器行业由起步至今可分为两个发展阶段：
▲中国 CMOS 传感器行业发展历程
萌芽期（2000~2007 年） ： 21 世纪初 ， 中国企业逐渐意识到 CMOS 传感器的重要性 ， 开始引入世界先进 CMOS传感器技术进行学习研发 ， 以格科微电子有限公司为首的中国本土CMOS 传感器设计企业于 2003 年起先后成立 。 2004 年 ， 中国第一颗可量产的 CMOS 传感器诞生 ， 打破了 CMOS传感器行业被海外产品垄断的市场格局 。
2007 年 ，全球 CMOS 传感器技术趋于成熟 ，CMOS传感器销售额占整个图像传感器销售额比例的 50%以上 ，逐步替代 CCD 传感器成为图像传感器市场的主流选择 ， 在此背景下 ， 图像传感器应用厂商开始调整需求方向 ， 中国 CMOS传感器市场也迎来了长足发展 。 这一时期 ， 中国 CMOS 传感器主要集中于图像传感器应用领域的低端市场 ， 并且市场份额受 CCD 传感器挤压严重 ， 难以形成稳定的市场需求 ， 缺乏成熟的商业模式 。
成长期（2008 年至今） ： 2007 年以后 ， 中国政府相继颁布《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》、 《国家集成电路产业发展推进纲要》等集成电路领域的鼓励政策 ， 为 CMOS 传感器大规模批量生产提供工业基础 。成熟的有源像素型 CMOS 传感器技术受到图像传感器市场的广泛认可 ， 2012 年全球市场占比已超过 70% ， 中国 CMOS 传感器市场呈快速发展趋势 。 由于 CMOS传感器规模效应显著 ， 属于可大规模批量生产的半导体产业 ， 而中国本土 CMOS 传感器供应商缺乏前期投入基础 ， 产品技术水平与世界领先企业相差较大 ， 因此这一时期市场主要由索尼集团、豪威科技、三星集团等外资企业主导 。


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