在过去几年中,人们一直期望cmos(互补金属氧化物半导体)感光器件能够获得快速发展,但面对ccd(电荷耦合器件)器件的压倒性优势,这种技术却遇到了巨大的挑战,在数字相机领域中就是如此。
isuppli预测全球cmos市场将从2001年的1800万美元增长到2005年的7200万美元。同时,ccd的增长将相当缓慢,只是从2000年的4900万美元增长到2005年的8200万美元。全球cmos器件的销售收入将从2001年的3.67亿美元增长到2005年的10.67亿美元。
要想打破ccd器件的垄断,cmos器件还面临许多设计上的难题。随着人们对性能的要求不断提高,高分辨率、低功耗、高读出速度、低噪音等都已成为cmos器件面临的难题。特别是,像素尺寸和动态范围已经严重影响了cmos器件的信噪比。
现在已有多家公司开始接受这种挑战,努力研制性能同ccd相当而价格更便宜的cmos器件。
cmos器件将主要应用在手机和低端的数字相机中。这种器件的优势是制造简单,其工艺同内存、微处理器及其他半导体器件完全相同,所以就能将其他一些功能集成到一块芯片上,这一特点使它成为手机及低端数字相机上极受欢迎的器件,因为在这些地方,低能耗、高集成度和最低的成本是最关键的因素。
手机市场
手机市场正在成为cmos器件制造商们的下一个机会。随着视频流、电子邮件、发送图片及视频等功能在手机上的广泛应用,这个市场很快就会发展起来。
但是,手机市场对这些cmos器件制造商也有一些特别的要求,同其他应用的要求并不相同。这些要求包括:
●cmos相机应能在2.7v或更低的电压供应条件下工作,功耗小于100mw。
●可同时支持静态及动态图像拍摄。
●分辨率应达到cif或vga水平,刚开始时也可以以qcif为标准。
●整个器件,包括传感器、光学器件、镜头、图像处理与存储器件等在内,成本应低于10美元。
●整个部件的面积不应大于1平方厘米。
随着外形成为最主要的设计要求,感光能力成了另一个大问题,因为在手机上安装闪光灯是很不现实的。在一定的像素尺寸上,ccd的感光能力比同级别的cmos器件高,但它对电源的要求也高,同时缺乏集成能力,所以它难以成为cmos器件真正的竞争对手。
易受电磁干扰(emi)影响是cmos面临的另一个难题。因为照相镜头一般在手机上总是离天线很近,所以会受到相当强的电磁干扰。但这个问题可以通过革新安装方法来解决。
从消费者那边来看,能否接受这种照相手机还是个问题。但随着2.5g和3g网络的铺设,带宽已经越来越大,消费者将拥有把图像从手机传送到pc机、电视甚至打印机的能力。
低端数字相机市场
售价低于125美元的数字相机市场是cmos器件的另一个机会。总量而言,市场占了全部数字相机市场销售额将近20%,制造商们已经开始感受到这一市场的活力。卡西欧、柯尼卡、富士、tomy、takara、bandai和日立等厂商都发布了面向此市场的机型。为降低成本,这一类相机通常只有35万或更少的像素,分辨率一般为640 480或更低,它们都采用了cmos器件。
但是,这些机型见不到高端ccd数字相机上的任何特征。用户不可能拍出照片级的清晰图像,也不能浏览刚拍下的照片,因为通常这些机型上都没有配备lcd显示面板,也不能用存储卡来存储照片。这些相机的存储容量一般不超过1mb,只能存5到10张照片。使用这类机型的用户一般也只用它拍的照片来发发e-mail或作为网页素材。
cmos感光器件技术
cmos感光器件由一个感光二极管阵列组成,一个感光二极管就是一个像素,它们首先把光转化成电信号,然后再把电信号传送到变压器,经过放大,成为输出的电信号。在主动像素传感器(aps)中,每个像素都有自己的放大器产生各自信号。而在被动像素传感器(pps)中,每个像素本身并没有