CMOS传感器可拍照手机市场独领风骚

技术分类: 测试与测量  消费电子设计  | 2005-12-01
来源:EB China 记者 安勇龙

       尽管可拍照手机2002年才进入市场,但它却迅速成为消费电子市场的又一“杀手级”应用。市场研究公司Visiongain发布的报告表明,去年第1季度,全球可拍照手机的销量已经超过数码相机和PDA,真正成为低端数码相机的“杀手”。成像技术作为可拍照手机最重要的技术之一,引起各大厂商的密切关注。CMOS传感器和CCD传感器是当前用于可拍照手机的两种主流影像传感器,经过激烈竞争,CMOS传感器已经逐渐在可拍照手机市场占据优势,并有可能独领风骚。

       2004年,可拍照手机超越DVD成为历史上发展最为迅速的消费品,单在该年便售出超过2亿部。根据行业预测,2005年全球可拍照手机市场规模将增至3.15亿部,到2008年更将激增至6.3亿部(参见下表“可拍照手机全球市场规模”)。目前市场上出售的可拍照手机已经采用成熟的、高质量的130万象素图像处理器,有些先进型号更采用第一代200万象素图像处理器。根据市场研究公司NTT DoCoMo去年9月发布的报告,

百万象素拍照功能已经成为全球消费者最渴求的手机功能。

       作为全球最大的手机市场,2003年中国手机用户数量就已经超过固定电话用户数量,预计到2005年底,中国手机用户将达到3.86亿户,远远超过美国的人口数量,2010年底,这一数字更是有望达到6亿。而在可拍照手机市场,中国同样发展迅速。2005年上半年,中国市场共售出1,639万部可拍照手机,预计全年有望售出共计6,000万部。从2005年1季度起,百万象素已经成为中国可拍照手机市场的主流标准,仅仅在6月份一个月,百万象素可拍照手机在中国市场的销量就达到40万部。

       面对如此巨大的全球和中国可拍照手机市场,各大成像技术厂商不可能无动于衷。CMOS传感器和CCD传感器是当前用于可拍照手机的两种主流影像传感器,其各自的支持者纷纷拿出看家本领以期占有更多的市场份额,经过激烈厮杀,CMOS传感器逐渐成为可拍照手机市场的新宠。有预测称,CMOS传感器甚至可能最终独占可拍照手机市场。作为可拍照手机市场原来的霸主,CCD传感器不得不走下神坛,原因何在?

       与CCD技术相比,CMOS技术是后起之秀。随着数码摄像机、数码相机及可拍照手机等高、中、低端影像产品种类的不断丰富,一度由CCD独霸相机传感器市场的局面发生了改变。随着可拍照手机市场越来越成为众人掘金的对象,CMOS传感器和CCD传感器在可拍照手机市场上的争夺也逐渐变得白热化。对大多数可拍照手机设计来说,成像传感器部分的具体要求包括:首选体积非常小的器件,需要非常低的功耗以延长电池工作时间,大批量、可靠、优质制造以保证在购买旺季时向消费者不间断提供产品,缩减成本使手机价格保持在消费者可以接受的水平和异常强健 (必须通过破坏数字静止摄像机的下落测试)。

       CCD技术是在20世纪70年代和80年代开发的,经过大约30年的生产和制造工艺改进,CCD传感器已经高度优化,可以产生最优秀的数字图像质量,如今已经成为数字静止摄像机和便携式摄像机的流行技术。与CMOS技术不同,CCD技术采用专用成像特定工艺制造,装配和维护成本较高,只能在数量有限的传感器发货量中分摊成本,其发货量一年只有几百万颗,相比之下,CMOS传感器的发货量可以达到几千万或几亿颗。

       CMOS图像传感器要小得多,其功耗要低于CCD传感器,但目前提供的图像质量较差。CMOS传感器已经成为手机、视频会议使用的PC摄像机、扫描仪、条形码阅读机和安全摄像机的支柱产品。CMOS传感器采用大批量铸造厂的标准CMOS硅工艺,因此CMOS传感器也实现了主流CMOS半导体行业中的工艺改进或材料改良。对于CMOS传感器,可以在同一个制造工艺中简便地集成时钟驱动器、模数转换器(ADC)或数字逻辑电路,甚至可以在同一块芯片上制造这些电路。

       总体来说,CCD技术的最大优点在于能够提供更加自然的色彩,大大改善了低亮度时的性能,提高了清晰度。另外,CCD传感器的质量一致性更高,同一部件之间的变化非常小。然而,CCD技术也有致命的弱点,就是成本高。另外,CCD传感器的设计也更加复杂,它不是单芯片器件,因此在手机设计中实现的成本要更高。CCD传感器通常需要更多的支持芯片,这些芯片要占用额外的空间,要耗用功率,散发更多的热量。虽然在成像质量和支持的最高分辨率方面有所欠缺,但是CMOS技术还是具有以下优点:

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