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1、第27卷第2期光学仪器Vol.27,No.22005年4月OPTICALINSTRUMENTSApril,2005文章编号:100525630(2005)0220086204XCMOS图像传感器新技术综述曾朝阳,曾德贤,赵继广(装备指挥技术学院,北京101416)摘要:CMOS传感器技术发展迅速,介绍了CMOS传感器的发展现状及应用新技术,详细阐述了EOS3的自动对焦技术、ARAMIS技术和超小型CMOS传感器技术对CMOS传感器性能的改善,最后预示了CMOS传感器的未来发展。关键词:CMOS;CCD;图像传感器;像
2、素中图分类号:TP751.2文献标识码:AThenewtechnologiesofCMOSimagesensorZENGZhao2yang,ZENGDe2xian,ZHAOJi2guang(TheAcademyofEquipmentCommandandTechnology,Beijing101416,China)Abstract:InthispaperthecurrentsituationandthenewtechniquesoftheCMOSimagesensersareintroduced1Thetechnich
3、esofauto2focus,ARAMISandsuper2pint2sizeareanalyzedindetail.Finally,thefutureofCMOSimagesensersareforetelled.Keywords:CMOS;CCD;imagesensor;pixel1引言[1]CMOS即互补性金属氧化物半导体,其在微处理器、闪存和特定用途集成电路(ASIC)的半导体技术上占有绝对重要的地位。CMOS和CCD一样都是可用来感受光线变化的半导体。CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,通过C
4、MOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。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。CMOS传感器和CCD读取图像的方式是不同的。在CCD传感器上,光通过光敏二极管转化为电荷后,通过CCD芯片再传递到转换器,最终信号被放大。而CMOS传感器的每个像素都具有一个放大器,能够放大每个像素的信号。因此,CMOS比CCD传感器具有更快的数据读取速度。而且,由于CMOS传感器可以只读取所需的数据,因而减小了电源消耗和电子噪声。同时,由于CMOS传感器不需要CCD必需的多种操作电压,所以能够在芯片上集成更
5、多的外围电路,并让整个相机的体积更加轻巧。更重要的是,CCD制造需要非常特殊的工艺,全球目前掌握这一工艺的公司很少;但CMOS采用的是通用的工艺,芯片厂商基本上都可以生产,一旦技术成熟,其普及速度将非常迅猛。时至今日,CMOS传感器得到了广泛的应用,包括数字相机、PCCamera、影像电话、第三代手机系统、视讯会议、智能型保全系统、汽车倒车雷达、玩具,以及工业、医疗等用途。由于使用层面广泛,故非常有利于CMOS产品的普及。CMOS不但体积小,而且耗电量也不到CCD的1ö10,售价也比CCD便宜1ö3,画X收稿日期:2
6、004207223作者简介:曾朝阳(19652),男,湖南洞口县人,讲师,学士,主要从事电子技术通讯工程等方面的研究。第1期曾朝阳等:CMOS图像传感器新技术综述·87·质已接近低阶分辨力的CCD,国内相关业者已开始采用CMOS替代CCD。2市场发展现状CMOS图像传感器的市场需求正迅速成长中,尤其是采用标准CMOS制程技术的单芯片相机组件,主要归因于数字相机(DSC)与照像手机的市场规模迅速扩增所导致。半导体研究机构iSuppli在2004年第二季发表的研究报告中指出,CMOS传感器市场的规模在2003年为7800
7、万台,预估在2008年时,全球CMOS传感器市场占有率将高达40%。日本和台湾纷纷推出300像素的CMOS芯片。2000年9月日本东京YMedia公司将高分辨力与低噪音技术相结合,推出YM23170ACMOS传感器,该CMOS传感器基于0.25Lm设计规范,在1ö2英寸大小的感光面积中总共有2,056×1,544像素阵列(其中实际有效像素为2,048×1,536),每个像素的大小为3.3Lm×3.3Lm。据MediaY介绍,它是最小的CMOS传感器,这款产品的价格与同等分辨力的其它成像设备相比具有相当优势。CCD的噪
8、音会随着连拍张数的提高相应增加,但这款YM23170ACMOS传感器不会,它以1张ö秒和30张ö秒速度连拍的画面噪音是一样平滑,连拍速度最高能够达到120张ö秒。2个月后台湾半导体制造公司(TSMC)与在图像技术领域领先的Photobit公司和YMedia公司共同合作,也推出了应用0.25Lm技术的CMOS图像传感器。半导体制造商UnitedM
