頭銜:你們了解多少,對于圖像傳感器

大家好，小科來為大家解答以上問題。對于圖像傳感器，你們了解多少這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、從CCD到CMOS

2、根據(jù)顧問的預(yù)測，全球CMOS圖像傳感器的出貨量將繼續(xù)保持8的復(fù)合年增長率。5%，預(yù)計(jì)將達(dá)到11。2025年640億。

3、不久前，索尼宣布成功開發(fā)出全球首個雙層晶體管像素堆疊CMOS圖像傳感技術(shù)，并表示新架構(gòu)將飽和信號水平提高了約一倍，拓寬了動態(tài)范圍，降低了噪聲，從而顯著提升了成像性能。

4、還有對于圖像傳感器，你們了解多少？

5、圖像傳感器或光敏元件是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號的設(shè)備。它廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)和其他電子光學(xué)設(shè)備。

6、早期的圖像傳感器使用模擬信號，如攝像管。

7、隨著數(shù)字技術(shù)、半導(dǎo)體制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，市場和行業(yè)面臨著視頻、音視頻、通信跨平臺融合時代的到來，圖像傳感技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。

8、近年來，隨著人工智能的興起，圖像傳感器作為輸入信號之一，支持人臉檢測、工業(yè)異常檢測、手勢識別等許多重要應(yīng)用。

9、一個

10、傳感器的分類

11、圖像傳感器產(chǎn)品主要分為CCD、CMOS和CIS傳感器。

12、CCD是攝影中使用的高端技術(shù)元件，而CMOS用于低畫質(zhì)的產(chǎn)品。它的優(yōu)點(diǎn)是比CCD制造成本更低，功耗更低，這也是市面上很多帶USB接口的產(chǎn)品不需要外接電源，價格便宜的原因。

13、CIS是一種接觸式圖像傳感設(shè)備。

14、它使用接觸式光敏元件進(jìn)行光傳感。采用CIS技術(shù)制作的掃描儀具有體積小、重量輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于傳真機(jī)、掃描儀、鈔票清分歸零等領(lǐng)域。

15、然而，CIS技術(shù)也有缺點(diǎn)，如無法制作高分辨率掃描儀，掃描速度慢。因此，目前市場上廣泛使用CCD和CMOS圖像傳感器器件。

16、雖然技術(shù)上差異很大，但是CCD和CMOS的性能差距并不大。

17、CCD分為線狀和面狀兩種。線型用于圖像掃描儀和傳真機(jī)，而區(qū)域型主要用于數(shù)碼相機(jī)、錄像機(jī)、監(jiān)控攝像機(jī)和其他圖像輸入產(chǎn)品。

18、一般來說，CCD傳感器具有分辨率高、噪聲低、動態(tài)范圍寬、線性特性曲線好、光子轉(zhuǎn)換效率高、面積靈敏度大、光譜響應(yīng)寬、圖像失真小、體積小、重量輕、功耗低、電荷傳輸效率好、不受強(qiáng)電磁場影響、可批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

19、與CCD相比，CMOS傳感器采用了一般半導(dǎo)體電路中最常用的CMOS工藝，具有高集成度、低功耗、高速、低成本的特點(diǎn)。近年來在寬動態(tài)、低照度方面發(fā)展迅速。

20、CMOS主要是由硅和鍺制成的半導(dǎo)體，其基本功能是由CMOS上的正負(fù)晶體管實(shí)現(xiàn)的。

21、由這兩種互補(bǔ)效應(yīng)產(chǎn)生的電流可以被處理芯片記錄并解釋成圖像。

22、在模擬攝像機(jī)和標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中，CCD應(yīng)用廣泛，長期占據(jù)市場主導(dǎo)地位。

23、CCD的特點(diǎn)是靈敏度高，但響應(yīng)速度慢，不適合高清監(jiān)控攝像機(jī)采用的高分辨率逐行掃描。因此，進(jìn)入高清監(jiān)控時代后，CMOS逐漸被人們認(rèn)可，高清監(jiān)控攝像機(jī)一般采用CMOS感光器件。

24、2

25、爭奪應(yīng)用市場

26、自20世紀(jì)90年代初以來，CMOS圖像傳感技術(shù)就受到了業(yè)界的關(guān)注，并獲得了大量的研究成果。這不斷擠壓了CCD圖像傳感器在應(yīng)用中的市場空間。

27、CMOS圖像傳感器芯片已經(jīng)成為全球集成電路的重要組成部分之一，其主要優(yōu)勢可以歸納為以下三個方面：

28、成本：CMOS圖像傳感器芯片一般采用適合量產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，量產(chǎn)時單位成本遠(yuǎn)低于CCD；

29、尺寸：CMOS傳感器可以將圖像采集單元和信號處理單元集成在同一塊基板上，體積大大減小，非常適用于移動設(shè)備和各種小型化設(shè)備；

30、功耗：CMOS傳感器與CCD相比具有低功耗、低發(fā)熱的優(yōu)點(diǎn)。

31、自2016年至2020年，全球圖像傳感器出貨量從2016年的46. 9億顆快速增長至2020年的82. 6億顆，期間年復(fù)合增長率達(dá)到15. 2%.據(jù)Frost&Sullivan推測，各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ趫D像傳感器更廣更深的需求預(yù)計(jì)仍會助其維持一定的增長速度。

32、全球圖像傳感器出貨量有望在2025年達(dá)到120. 8億顆，2021年至2025年期間年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)將達(dá)到7. 9%。

33、 近年來，各頭部CMOS圖像傳感器設(shè)計(jì)廠商不斷推進(jìn)背照式和堆棧式技術(shù)，讓CMOS圖像傳感器從過去主導(dǎo)的智能手機(jī)市場逐漸朝汽車、安防監(jiān)控、醫(yī)療、VR以及工業(yè)等諸多細(xì)分市場滲透覆蓋。

34、 而得益于安防監(jiān)控、汽車電子和其他新興領(lǐng)域的快速發(fā)展及多攝手機(jī)的廣泛普及，CMOS圖像傳感器的整體出貨量及銷售額不斷擴(kuò)大。

35、自2016年至2020年，全球CMOS圖像傳感器出貨量從41. 4億顆快速增長至77. 2億顆，期間年復(fù)合增長率達(dá)到16. 9%。

36、預(yù)計(jì)2021年至2025年，全球CMOS圖像傳感器的出貨量將繼續(xù)保持8. 5%的年復(fù)合增長率，2025年預(yù)計(jì)可達(dá)116. 4億顆。

全球CMOS圖像傳感器市場規(guī)模（出貨量口徑） （數(shù)據(jù)來源：Frost&Sullivan)

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人工智能與圖像傳感器

隨著人工智能時代的來臨，相應(yīng)的芯片產(chǎn)品和行業(yè)也出現(xiàn)了對應(yīng)的新方向。

42、在人工智能的各個分支中，機(jī)器視覺無疑是應(yīng)用最廣泛的方向。

43、機(jī)器視覺是使用機(jī)器學(xué)習(xí)／人工智能的方法來分析視覺信號，并且通過人工智能直接產(chǎn)生分析結(jié)果。

44、因此，機(jī)器視覺自然就需要一個圖像傳感器來作為輸入信號，而隨著機(jī)器視覺和人工智能的逐漸發(fā)展，機(jī)器視覺與圖像傳感器芯片的結(jié)合成為“智能圖像傳感器”，順應(yīng)了技術(shù)發(fā)展的脈絡(luò)。

45、 圖像傳感器為機(jī)器視覺這一最重要的應(yīng)用提供輸入信號。

46、在傳統(tǒng)的機(jī)器視覺芯片解決方案中，圖像傳感和人工智能算法的運(yùn)行在不同的硬件上完成，圖像傳感器提供圖像信號，而處理器或者AI加速芯片執(zhí)行人工智能算法。

47、然而，這樣的做法在強(qiáng)調(diào)低功耗和能效比的移動端或IoT智能設(shè)備中，將會造成能量的浪費(fèi)，并且難以處理一些需要常開（always-on)的應(yīng)用場景。

48、通過人工智能賦能的圖像傳感器就可以解決這個問題。

49、 具體來說，這樣的智能圖像傳感器在圖像傳感器模組中集成了人工智能算法的運(yùn)行模塊，因此可以直接輸出機(jī)器視覺算法的結(jié)果，而這樣運(yùn)行機(jī)器視覺的方法也常被稱為“傳感器內(nèi)運(yùn)算（in-sensor computing)”。

50、通過傳感器內(nèi)計(jì)算，機(jī)器視覺算法的運(yùn)行單位從SoC換到了圖像傳感器，因此在運(yùn)行機(jī)器視覺算法時，SoC無需處于喚醒狀態(tài)，也無需運(yùn)行操作系統(tǒng)，而是可以處于低功耗的待機(jī)狀態(tài)。

51、另一方面，傳感器內(nèi)運(yùn)算由于整個系統(tǒng)比較簡單，并沒有運(yùn)行操作系統(tǒng)等額外開銷，并且有為機(jī)器視覺算法量身定做的加速器芯片模組，因此效比可以做到很高。

52、最后，在接口方面，通常可以實(shí)現(xiàn)由智能圖像傳感器在檢測到重要輸出時才去以中斷的方式去喚醒SoC,并且只需要傳遞機(jī)器視覺算法運(yùn)行的結(jié)果，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷也大大降低了。

結(jié) 語

我們可以看到，隨著大環(huán)境的變化，不同階段，不同技術(shù)的融合也給圖像傳感器帶來新的發(fā)展，從CCD的半壁江山，到CMOS的后來者居上，以及“智能圖像傳感器”的誕生，圖像傳感器技術(shù)在不斷為行業(yè)賦能的同時，亦在持續(xù)豐富和拓展自身的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)越來越廣闊的場景應(yīng)用。

審核編輯 ：李倩

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