中国CMOS图像传感器行业研究-行业发展概况
图像传感器的最新技术和发展趋势
图像传感器的最新技术和发展趋势关键字：图像传感器 CMOS不管是最新的手机还是大型天文望远镜，固态成像器件几乎能满足目前所有图像捕获的需求。
像素变小能使现有的VGA和数百万像素传感器尺寸减小，但是具有数千万像素的大型静态传感器更容易制造。
在最近几年中，基于CMOS技术的图像传感器已成为消费类产品的选用技术。
在分辨率为VGA到800万像素的成像器件中，它们比电荷耦合器件(CCD)传感器具有更高的成本和性能优势。
不过，在800万像素以上的市场中，CCD仍占绝对优势，因为CCD的噪声更低，灵敏度更高。
CCD传感器在工业和医疗应用中也占据着统治地位，因为这些领域追求的是高帧速率，而不是高分辨率。
芯片架构范围从数千像素的简单线性阵列到数百万像素阵列。
Fairchild Imaging、Fraunhofer-IMS、Hamamatsu、柯达和Saroff Labs都能提供满足这一市场需求的解决方案。
CMOS传感器利用CMOS技术的工艺扩展性能，以及图像处理器和模数转换器(ADC)等更强的集成逻辑功能，来实现一套完整的“片上相机”解决方案。
由于CMOS传感器的像素尺寸已经减小到每边小于3um，因此设计工程师可以在与上一代VGA传感器相同的芯片面积上，设计出更小的VGA分辨率传感器或具有数百万像素的传感器。
在800万像素以上的市场中，CCD仍占绝对优势，因为CCD的噪声更低，灵敏度更高。
另外，在未来几年中，汽车安全应用将开始消费数量巨大的低成本成像器件。
辅助照相机、驾驶员打瞌睡警报、安全气囊及其它应用都将利用图像数据，来更好地保护驾驶员。
光刻和像素设计的进一步发展将提供更好的可扩展性，使设计工程师能设计出具有更高分辨率的器件。
关键挑战在于在光源捕获面积缩小的同时保持像素单元的灵敏度。
此外，如果捕获到的光能量较低，则必须降低背景噪声，以有效保持足够的信噪比。
因此，工艺开发人员必须重点减少半导体材料中固有的热噪声和其它噪声源，以有效提高信噪比。
CMOS图像传感器测试领域新模范！国产数字机赋能中国芯智造
CMOS图像传感器测试领域新模范！国产数字机赋能中国芯智造⼿机多摄、家庭安防、⾼清监控、汽车电⼦、机器视觉……图像类应⽤进⼊到了越来越多的领域。
智能、互联和⾃主消费产品的强劲需求推动领先的图像传感器设计公司进⾏技术创新， CMOS图像传感器（简称：CIS）处理像素越来越⾼，图像传感器芯⽚的复杂度越来越⾼，芯⽚的测试时间和投⼊也越来越⼤。
为了保证CIS芯⽚量产品质，加速科技与思特威进⾏了紧密合作，以⾼性价⽐CIS解决⽅案赋能思特威，为CMOS图像传感器芯⽚测试的发展树⽴了⾏业典范。
国产CMOS图像传感器龙头企业的测试需求思特威作为CMOS图像传感器芯⽚领域的龙头企业，⾃成⽴以来，始终专注于⾼端成像技术的创新与研发，凭借⾃⾝性能优势得到了众多客户的认可和青睐。
在安防监控领域，思特威连续五年出货量位居全球第⼀。
现有6⼤⾃主研发的产品线，⽬前，产品已覆盖了安防监控、机器视觉、智能车载电⼦、智能⼿机等多场景应⽤领域的全性能需求。
众所周知，CMOS芯⽚测试既要进⾏常规的DC&Function项测试，⼜需要进⾏图像采集及测试，对测试设备的专业性要求较⾼，相应的整体测试设备也⽐较复杂。
怎样能更好、更快的进⾏图像传感芯⽚测试？最⼤程度减少测试成本？作为连续五年安防领域出货量TOP1企业，思特威对测试系统的选择⾮常慎重。
定制化CIS芯⽚测试解决⽅案实现更⾼性能的实时测试和数据传输加速科技作为半导体测试设备领军企业，多年来已服务⾏业众多IC设计公司、知名封测企业、测试⼤⼚，持续提供⾼性价⽐的测试设备和全系列解决⽅案，帮助提⾼⽣产效率，降低⽣产成本，确保产品良率。
凭借专业领先的实⼒，加速科技赢得了思特威的青睐。
针对思特威提出的⾼速图像采集测试需求，尤其在CMOS图像传感器不断朝着⾼帧率化与⾼像素化的发展趋势下，摄像头传输影像的数据量在持续跃升，对测试设备的专业性提出了更⾼的要求。
加速科技运⽤⾃主研发的国内第⼀台250Mbps以上⾼性能数模混合信号测试机，利⽤多年积累的⾼速分布式通信技术和⾼性能算法加速技术，深度定制了⼀整套⾼性能低成本的CIS测试解决⽅案。
CMOS图像传感器与CCD的比较及发展现状
[ 4 ] 由于 每个 放大 器 仅在 所有 与 C C D 转 移相 关的 缺陷 ;
信号 读出 期间才 被激 发 , 所以 功耗 比 C C D 小 .AP S的 主要 缺点 是像素 尺寸 较大 , 填 充系 数小 , 其设 计填 充系
5 ] 数典 型值 为 2 0 % -3 0 %[ .
图像传感器的研 制 5 C MO S 现状及发展趋势
半 导 体 系 统所 研 制 的 用 于 数 字和 视 频 领 域 Ro c k �e l l 的 6 4 0 �4 8 0 , 8 0 0 �6 0 0 , 9 6 0 �7 2 0阵 列 高 分 辨 率
,Ha , C MOS 图 像 传 感 器 ;另 外 ,Ko d a k ma ma � � � , I ME C AT& T, L � c e n � Te c h n o l o g i e �I B M 和 H� � n d a i 等 公司 均 开 发 出各 种 类 型 的 C MOS图像 传 感 器 . 同 时, 基于 C MOS图 像 传感 器 的 应 用 系 统也 不 断 出 现 :
1 引
言
框图 .
C C D是 7 0年代 初发 展 起来 的新 型 半导 体 光电 成 像 器 件 .由 美 国 贝 尔 实 验 室 的 W . . . S � o � ~ e和 �. � 年 提出 , 目 前, 在 S yi t h于 1 � 7 0 C C D 技术 已相 当成 熟 , 摄像 , 信号 处理 和存 贮等 诸多 领域 得到 广泛的 应用 . 图 像传感 器也 出现 在 7 但 发展 缓慢 . 直 到目 前 , 0年代 初 , C MOS图 像 传 感 器 的 一 些 性 能 指 标 已 接 近 或 达 到 C C D.
CMOS图像传感器产业现状
《CMOS图像传感器产业现状-2015版》受到移动设备和汽车应用的驱动，2014-2020年CMOS图像传感器（CIS）产业将以10.6%的年复合成长率（CAGR）成长，预计2020年将达到162亿美元的市场规模。
尽管智能手机应用仍然占据大部分市场份额，但是许多不同应用也逐渐成为CIS增长的动力，例如汽车、医疗和监控。
Status of the CMOS Image Sensor Industry report2020年CMOS图像传感器市场规模将达到160亿美元受到移动设备和汽车应用的驱动，2014-2020年CMOS图像传感器（CIS）产业将以10.6%的年复合成长率（CAGR）成长，预计2020年将达到162亿美元的市场规模。
尽管智能手机应用仍然占据大部分市场份额，但是许多不同应用也逐渐成为CIS增长的动力，例如汽车、医疗和监控也都浮现出巨大的市场机遇，相关厂商正在推动技术发展。
我们2015年版CMOS图像传感器产业现状报告涵盖了所有这些CIS应用。
另一方面，一些CIS市场已经遭受急剧下降。
功能手机和数码相机中的摄像头正在被智能手机摄像头取代，这些传统厂商正在处于痛苦的转型期，并导致行业进行整合。
我们可以看到2014年发生很多并购事件，预计2015年还将发生。
CIS产业中新兴的市场趋势是令人兴奋的。
在手机中，前置摄像头是非常普遍的，因为所有高端手机和智能手机都有两个摄像头。
事实上，中国制造商正推动更高分辨率的前置摄像头的发展。
这将显著影响微型相机模块的平均销售价格（ASP），从而导致低端厂商放弃亚百万像素（sub mega pixel）产品，开发500万像素以上的CIS产品。
当然，这对CIS手机厂商的资本支出和技术组合路线图产生重大影响。
这种趋势对于后置摄像头更加重要，其中紧凑性和性能都达到极致。
手机已经成为CIS高性能/高出货量领域，而索尼便是其中的“领头羊”。
今年汽车市场表现不俗，特斯拉（Tesla）、日产（Nissan）与福特（Ford）等汽车制造商开始在汽车中部署更多摄影机功能，如倒车录影等。
CMOS发展与现状
CMOS图像传感器的发展与现状一.引言自上世纪60年代末期，美国贝尔实验室提出固态成像器件概念以来，固体图像传感器得到了迅速的发展。
在早期的70年代时期，电荷耦合器件(CCD)、电荷注入器件(CID)、光敏二极管阵列(PDA)得到了发展。
而这其中，CCD发展尤为迅速，到90年代时，CCD技术已经比较成熟。
然而，随着CCD的应用开始广泛起来，其缺点也开始逐一显露。
例如：CCD光敏单元阵列难与驱动电路及信号处理电路单片集成,不易处理一些模拟和数字功能,这些功能包括模/数转换器、精密放大器、存贮器、运算单元等元件的功能;CCD阵列驱动脉冲复杂,需要使用相对高的工作电压,不能与深亚微米超大规模集成(VLSI)技术兼容。
因此,人们又开发了另外几种固体图像传感器技术,CMOS图像传感器便是其中的一种。
早期的CMOS图像传感器，受制于当时的工艺水平，其图像质量差、分辨率、低噪声高、光照灵敏度不够。
相比之下，CCD在这些方面有着出色的性能。
因而早期的图像传感器市场一直是CCD器件的天下。
而近年来，随着集成电路设计与制造工艺的发展，CMOS传感器的上述缺陷得到了克服或改进，而其固有的优势开始体现出来，这使得CMOS传感器开始迅速占领市场，其研究也再次成为了热点。
二．CMOS传感器发展历史CMOS 图像传感器的研发大致经历了3 个阶段: CMOS 无源像素传感器(CMOS- PPS,Passive Pixel Sensor) 阶段、CMOS 有源像素传感器(CMOS- APS, Active Pixel Sensor) 阶段和CMOS 数字像素传感器(CMOS- DPS, Digital Pixel Sensor) 阶段。
1.CMOS 无源像素传感器自从1967年Weckler首次提出光敏二极管型无源像素结构以来。
其结构基本没有发生变化。
无源像素结构如图2,它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。
当开关管开启,光敏二极管与垂直的列线连通。
CMOS图像传感器的原理和技术发展
CMOS图像传感器的原理和技术发展一、 CMOS图像传感器基本结构1,基本概念CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，它本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。
CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，由PMOS和NMOS 管共同构成，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带-电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截止，所以比三极管效率高得多。
因此功耗很低。
CMOS技术及其工艺广泛应用于计算机领域并且非常成熟,后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器，CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。
CMOS和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。
CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N（带–电）和P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
然而，CMOS的缺点就是太容易出现杂点, 这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
除了CCD和CMOS之外，还有富士公司独家推出的SUPER CCD，SUPER CCD并没有采用常规正方形二极管，而是使用了一种八边形的二极管，像素是以蜂窝状形式排列，并且单位像素的面积要比传统的CCD大。
将像素旋转45度排列的结果是可以缩小对图像拍摄无用的多余空间，光线集中的效率比较高，效率增加之后使感光性、信噪比和动态范围都有所提高。
中国图像传感器市场发展及市场供需专项研究报告
中国图像传感器市场发展及市场供需专项研究报告中国图像传感器市场发展及市场供需专项研究报告一、中国图像传感器行业发展概述随着人工智能、物联网等技术的发展，图像传感器技术作为一种重要的感知技术，具有广泛的应用前景，是摄像头、安防、汽车、医疗、手机、机器人等智能设备的关键部件之一。
如今，全球图像传感器市场规模已经达到数百亿美元，成为一个巨大的市场。
在此市场中，中国图像传感器企业发展势头迅猛。
据The Insight Partners数据，2020年全球图像传感器市场规模为142.7亿美元，其中中国图像传感器市场占据10.4%的市场份额。
在未来几年，随着5G技术、工业互联网等领域的推广应用，以及新型物联网智能终端设备的崛起，中国图像传感器市场的规模预计将继续扩大。
二、中国图像传感器市场现状分析1.市场规模据CCID Consulting调查数据显示，2019年中国图像传感器市场规模达到了38.9亿元，同比增长22.6%。
尽管市场增速放缓，但随着物联网和智能家居市场的迅猛发展，以及5G技术的推广，市场规模将保持较高的增长。
2.市场竞争格局目前，中国图像传感器市场中主要存在三大供应商：华为海思、国科微和客观光电，三家公司均占据了市场的主导地位。
其中，华为海思拥有着强大的芯片设计和制造能力，不断加大研发投入，进一步扩大了市场份额。
国科微则在CMOS图像传感器市场上更具优势，产品涵盖了智能手机、物联网、人工智能、汽车电子等多种领域。
客观光电则专注于高端医疗和工业应用领域，产品拥有较高的市场占有率。
3.市场领域目前，中国图像传感器市场的应用领域包括智能手机、汽车电子、安防监控、工业自动化、医疗影像等领域。
其中，智能手机是图像传感器领域的主要应用领域之一，同时也是市场份额最大的领域。
随着5G技术的推广，越来越多的智能手机将配备高像素图像传感器，以满足手机拍照和美颜等需求。
未来，随着物联网、智能家居、工业互联网等领域的发展，图像传感器在智能终端和传感器网络方面的应用将会越来越广泛。
cmos发展现状
cmos发展现状
近年来，CMOS技术在集成电路领域取得了巨大的发展。
CMOS（互补金属氧化物半导体）是一种采用金属氧化物半导
体材料的制造工艺，它通过在晶体管的源极和栅极之间引入互补的N型和P型晶体管来降低功耗。
首先，CMOS技术的功耗方面取得了显著的改进。
相较于传
统的NMOS（N型金属氧化物半导体）技术，CMOS技术能
够在逻辑门的静态状态下消耗极少的功率。
这使得CMOS成
为电池供电设备和便携式电子设备的理想选择，因为它能够显著延长电池的使用寿命。
此外，CMOS技术还在高密度集成电路的制造方面取得了重
大突破。
由于CMOS技术采用的是互补结构，因此可以实现
更高的集成度和更小的电路尺寸。
这使得集成电路在相同的芯片面积上容纳更多的晶体管，进而实现更高的性能和功能。
随着物联网和人工智能技术的兴起，CMOS技术也面临着更
高的要求。
与此同时，各种改进的CMOS工艺也在不断涌现。
例如，三维CMOS技术能够将晶体管堆叠起来，实现更高的
性能密度；纳米级CMOS技术则能够实现更小尺寸的晶体管，充分发挥纳米级材料的性能优势。
总的来说，CMOS技术在功耗和集成度方面的优势，使得其
在现代集成电路设备中得到广泛的应用和发展。
随着技术的不断进步，人们对CMOS技术的要求也在不断提高，有望进一
步推动CMOS技术的创新和发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国CMOS图像传感器行业研究-行业发展概况
（一）行业发展概况
1、集成电路行业
2010年以来，以智能手机、平板电脑为代表的新兴消费电子市场的兴起，以及汽车电子、工业控制、仪器仪表、智能照明、智能家居等物联网市场的快速发展，带动整个半导体行业规模迅速增长。
2017年，全球半导体行业整体销售额达到4,122亿美元，同比增长21.63%，增速创七年来新高。
数据来源：全球半导体贸易协会（WSTS）
根据全球半导体贸易协会（WSTS）预测，2018年全球半导体市场规模将达到4,512亿美元，同比增长9.5%。
数据来源：全球半导体贸易协会（WSTS）
2、CMOS图像传感器行业
（1）图像传感器行业概况
图像传感器为物联网感知层众多传感器中最重要的一种核心传感器。
图像传感器主要采用感光单元阵列和辅助控制电路获取对象景物的亮度和色彩信号，并通过复杂的信号处理和图像处理技术输出数字化的图像信息。
图像传感器中的感光单元一般采用感光二极管（Photodiode）实现光电信号的转换。
感光二极管在接受光线照射之后能够产生电流信号，电流的强度与光照的强度成正比例关系。
每个感光单元对应图像传感器中的一个像元，像元也被称为像素单元（Pixel）。
图像传感器主要分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器两大类。
CCD和CMOS 都是利用感光二极管进行光电转换，将图像转换为数字信号，但二者在感光二极管的周边信号处理电路和感光单元产生的电信号的处理方式不同。
CCD和CMOS的感光元件在接受光照之后直接输出的电信号都是模拟信号。
在CCD传感器中，每一个感光元件都不对此作进一步的处理，而是将它直接输出到下一个感光元件的存储单元，结合该元件生成的模拟信号后再输出给第三个感光元件，依次类推，直到结合最后一个感光元件的信号才能形成统一的输出。
由于感光元件生成的电信号非常微弱，无法直接进行模数转换工作，因此这些输出数据必须做统一的放大处理。
由于CCD本身无法将模拟信号直接转换为数字信号，因此还需要一个专门的模数转换芯片进行处理，最终以数字图像矩阵的形式输出给专门的图像处
理器进行处理。
而CMOS传感器中每一个感光元件都可以直接集成放大电路和模数转换电路，当感光二极管接受光照、产生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号，并进行片上图像处理。
CMOS图像传感器工作原理
因此，CMOS 图像传感器相对于CCD 图像传感器具有集成度高、低功耗、低成本、体积小、图像信息可随机读取等一系列优点，从而取代CCD 而成为图像传感器的主流和未来的发展趋势，广泛应用于智能手机、电脑、机器人视觉、安防监控、智能
汽车、无人机、航空航天、医疗影像、体感互动游戏等应用领域，成为移动互联网和物联网应用的核心传感器件。
（2）行业市场规模和发展前景
根据YOLE发布的市场研究报告，2017年全球CMOS图像传感器市场规模已经达到139亿美元。
受益于智能手机新功能的开发和普及，例如光学变焦、生物特征识别和3D互动等，YOLE预测2016-2022年全球CMOS图像传感器市场复合年均增长率仍将保持在10.50%左右。
数据来源：Yole Development
目前，CMOS图像传感器的应用市场包括以下应用领域：智能手机、消费领域、计算机、汽车、医疗、安防和工业应用，具体情况如下：
由上图可知，智能手机是CMOS图像传感器主要应用领域。
自2000年夏普公司推出第一代配置了彩色摄像头的手机起，手机摄像头的演变日新月异，从单后置摄像头逐渐升级为前后双摄、后置双摄乃至2018年兴起的后置三摄像头，手机领域CMOS图像传感器出货量增幅较大。
除手机领域以外，用于汽车的CMOS图像传感器发展十分迅速。
车载CMOS图像传感器的传统应用领域是后置倒车摄像头和前置行车记录仪，近年来，随着车联网、智能汽车、自动驾驶等应用的逐步普及，汽车上摄像头的数量迅速增加，应用领域从传统的倒车雷达影像、前置行车记录仪慢慢延伸到电子后视镜、360度全景成像、线路检测、障碍物检测、防撞和自动驾驶等。
在未来，车载CMOS图像传感器市场规模或将高速成长。
在其他应用领域，随着个人消费者对电子产品的消费升级，家庭娱乐级虚拟现实设备（VR）、消费级无人机以及穿戴式增强现实（AR）等产品在普通消费者中日益普及，此类电子产品均需搭载高性能的CMOS图像传感器以实现对周围环境的实时感知和监控。
未来，此类产品也将成为CMOS图像传感器的一个重要应用领域。
（3）CMOS图像传感器行业技术发展趋势
背照式BSI技术和堆叠BSI技术的广泛应用已成为CMOS图像传感器领域的新常态，而多层堆叠（multi-stack）和混合堆叠（hydird-stack）等新技术的应用，使相位对焦（PDAF）、超级慢动作摄像等功能得到实现。
此外，嵌入式3D交互技术也是CMOS图像传感器技术的主要发展方向之一，随着车载应用、手机应用市场的进一步扩大以及VR技术的成熟，该技术将成为未来CMOS图像传感器领域关键核心技术指标之一。