盘点CMOS图像传感器的5大主流应用

CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、价格低及可大规模批量生产等优势,在图像传感器领域占有率达到90%。被广泛应用于智能手机、数码相机、自动驾驶、安防、IOT等领域,未来市场潜力巨大。

  图像传感器是将光信号转换为电信号的装置,在数字电视、可视通信市场中有着广泛的应用。目前,最引人注目,最有发展潜力的是采用标准的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 互补金属氧化物场效应管)技术来生产的图像传感器,即CMOS图像传感器。CMOS图像传感器芯片采用了CMOS工艺,可将图像采集单元和信号处理单元集成到同一块芯片上。

  CMOS图像传感器具有体积小、功耗低、价格低及可大规模批量生产等优势,在图像传感器领域占有率达到90%。被广泛应用于智能手机、数码相机、自动驾驶、安防、IOT等领域,未来市场潜力巨大。


  智能手机

  众所周知,移动端一直是CMOS图像传感器重要的市场。智能手机中广泛采用了双摄像头和3D摄像头,增加镜头有助于手机厂商在销售策略上与竞争产品拉出差距。厂商对相机模组的搭载,尤其是采用200万到500万低像素的功能镜头来增加产品的镜头数量更加积极。

  通常CMOS传感器又会分为:背照式CMOS传感器和堆栈式CMOS传感器。

  背照式CMOS传感器将光电二极管和布线层进行对调,从而让光线首先进入感光电二极管,从而增大感光量,显著提高低光照条件下的拍摄效果。像我们所熟知的iPhon、小米、魅族都是搭载的这类传感器。

  而堆栈式CMOS传感器则是背照式CMOS传感器的衍生产物,它是目前手机摄像头中应用最广泛的一种,也是最先进的一种,属于索尼的独家技术。


  而值得一提的是,感光元件只是手机类摄像头组成中不可或缺的一部分,但不是成像质量的决定性因素,这其中还包括厂商通过软件对硬件的优化调校,使其让人感觉最好的效果,这也是目前各家厂商在手机摄像画质方面效果差异最大的决定性因素之一。

  数码相机

  在数码相机领域的早期,CCD是无可争议的霸主,绝大部分数码相机都采用CCD成像,只有佳能在自己的高端单反相机型号上采用CMOS元件。不过近年来,CMOS发展势头迅猛,几乎已经在家用单反相机中一统江湖。

  CMOS的色彩饱和度和质感则略差于CCD,但处理芯片可以弥补这些差距。重要的是,CMOS具备硬件降噪机制,在高感光度下的表现要好于CCD。此外,它的读取速度也更快,非常省电,甚至具备了拍摄全高清(FullHD)视频的能力。

  这些特性特别适合性能较高的单反相机,因此目前市场中常见的单反数码相机几乎都采用了CMOS传感器。

  自动驾驶

  车载摄像头作为ADAS感知层的关键传感器之一,市场空间将快速提升,直接拉动CMOS市场规模的增长。

  CMOS图像传感器不仅被安装在汽车倒车影像、防碰撞系统之内,还是ADAS感知层的关键传感器之一,随着自动驾驶技术的发展,汽车厂商将会为自家车辆产品导入更多车载摄像头来获取外界信息。

  而每增加一个摄像头,就需要增加一块CMOS传感器,所以车载应用将是CMOS图像传感器各主要应用市场中增速最快的方向。

  根据YOLE的最新预测,车载图像传感器市场空间将从2016年的22亿美金增长至2022年的77亿美金,是车用传感器(包括各类雷达、压力传感器、惯性传感器等)中增长最快、占比最高的细分产品。

  同时,汽车市场也将成为仅次于手机的第二大CMOS传感器应用领域。

  安防

  安防监控离不开视觉信息的获取,必须依赖图像传感器,摄像头是视频监控前端的重要设备。随着整个安防监控行业规模的不断扩大,预估到2020年该领域CMOS图像传感器的市场规模将达到9.12亿美元,占到行业市场份额的6%。


  IOT

  在IOT领域,大量电子硬件设备需要搭载相机模组,实现影像、人脸识别、视频通话等功能。比如电视、智能音箱、无人机、VR/AR等产品。

  此外,在医疗、工业系统等领域也需要用到大量的CMOS图像传感器。现今医疗和科研领域则在谋求使用成本更低效果更好的CMOS传感器来替代大部分老旧产品;随着机器视觉的发展,越来越多的工业生产线会引入图像传感器来提高生产效率和质量。

集成电路设计行业资深记者,传感器专家网专栏编辑。

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