CCD和CMOS主要技術(shù)分析

　　CCD和CMOS感光器在對可見(jiàn)光以外的光譜成像方面也有很大的不同，如紅外光(IR)射到傳感芯片上時(shí)會(huì )比可見(jiàn)光打得更深，因此要想充分收集這些電荷，就需要將硅襯底做得更厚些。這對于CCD芯片，在工藝上會(huì )容易些。而對于CMOS，工藝還會(huì )有些問(wèn)題。將感光部分硅襯底做得更厚，意味著(zhù)要將其他的光電二極管做得同樣厚，這樣會(huì )影響這些控制門(mén)、放大器等器件的性能。

　　對于紫外光(UV)，無(wú)法透過(guò)大多數集成電路電極層，或者是電路電機層對紫外線(xiàn)根本不響應。這就導致如果采用前照的方式，紫外光引起的響應會(huì )很弱，要解決這個(gè)效應問(wèn)題，可以通過(guò)去掉基底層，采用背照的方式來(lái)實(shí)現。CCD感光器的減薄技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而CMOS的減薄技術(shù)也取得了很大的突破。

　　CCD還是CMOS?作出選擇

　　從CCD和CMOS感光器對電子快門(mén)、幀率、微光成像及非可見(jiàn)光成像的不同工藝技術(shù)所帶來(lái)的不同影響，可以不難看出，選擇CCD或CMOS傳感器應取決于具體應用(圖2)。對于需要微光或非可見(jiàn)光成像的應用，CCD技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯;對于需要高幀率和低能耗的應用，或需要對一些感興趣區域成像的應用，CMOS則是更好的選擇;如果對電子快門(mén)有特別的需求，這兩種技術(shù)則各有利弊。

　　圖2 CCD內部結構圖

　　可以看到，對于交通抓拍而言，傳感器必須要Global shutter的，這樣才能避免車(chē)牌的變形(圖3);同時(shí)，如果對夜間效果要求比較高，最好是選擇靈敏度高的傳感器(CCD或者高端CMOS芯片);而為了避免產(chǎn)生拖影擋住車(chē)牌，應選擇CMOS，以有效彌補這個(gè)缺陷;而對于視頻監控而言，圖像的實(shí)時(shí)性和流暢性更為重要，所以幀率更具優(yōu)勢的CMOS就成為最佳選擇。

　　針對交通抓拍和高清視頻監控，現在有廠(chǎng)商推出將各類(lèi)主要成熟技術(shù)集成在高端CMOS傳感器上的整體解決方案。

　　CMOS后勁勃發(fā)

　　CCD和CMOS的主要區別是感光單元及讀出電路結構不同而導致制造工藝的不同。CCD感光單元實(shí)現光電轉換后，以電荷方式存貯并以電荷轉移的方式順序輸出，需要專(zhuān)用的工藝制程實(shí)現。CMOS圖像感光單元為光電二極管，可在通用CMOS集成電路工藝制程中實(shí)現，除此之外還可將圖像處理電路集成，實(shí)現更高的集成度和更低的功耗。

　　由于CCD技術(shù)出現較早，相對成熟，占據了絕大部分的高端市場(chǎng)。早期CMOS與CCD相比，僅只功耗與成本優(yōu)勢，現在隨著(zhù)CMOS技術(shù)的不斷進(jìn)步，性能已不斷提升，而CCD技術(shù)提升空間有限，進(jìn)步緩慢。

　　目前，圖像傳感器技術(shù)趨勢是向高速發(fā)展，而CMOS是高速成像所青睞的技術(shù)。有資料說(shuō)，高速圖像傳感器有三大發(fā)展動(dòng)向，一是向超高速、二是向單片上多功能集成、三是向通用高速圖像傳感器方向發(fā)展。

　　現在，CMOS不僅占據幾乎全部的便攜產(chǎn)品和部分高端DSC(Digital Still Camera)市場(chǎng)，更是向CCD傳統優(yōu)勢市場(chǎng)——監控市場(chǎng)發(fā)起了沖擊。

　　結語(yǔ)

　　CMOS作為上升的感光傳感器技術(shù)，盡管現在仍有一些性能比不上CCD，但CCD和CMOS在制造上的主要區別是CCD是集成在半導體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱(chēng)做金屬氧化物的半導體材料上，工作原理沒(méi)有本質(zhì)區別，CCD制造工藝較復雜。目前CCD和CMOS實(shí)際效果的差距已大大縮小，與CCD相比，CMOS體積小、耗電量低、成本低廉;CMOS是標準工藝制造，可利用現有半導體設備，品質(zhì)可隨半導體技術(shù)的提升而進(jìn)步;CMOS傳感器具有高度系統整合的條件，即圖像傳感器所需的功能，都可集成在一顆晶片上。