頭銜:你們了解多少,對(duì)于圖像傳感器

大家好，小科來(lái)為大家解答以上問(wèn)題。對(duì)于圖像傳感器，你們了解多少這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、從CCD到CMOS

2、根據(jù)顧問(wèn)的預(yù)測(cè)，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(zhǎng)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(kāi)發(fā)出全球首個(gè)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(hào)水平提高了約一倍，拓寬了動(dòng)態(tài)范圍，降低了噪聲，從而顯著提升了成像性能。

4、還有對(duì)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(hào)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(hào)，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(chǎng)和行業(yè)面臨著視頻、音視頻、通信跨平臺(tái)融合時(shí)代的到來(lái)，圖像傳感技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。

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

9、一個(gè)

10、傳感器的分類(lèi)

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(huà)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(jià)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(wú)法制作高分辨率掃描儀，掃描速度慢。因此，目前市場(chǎng)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?cái)z像機(jī)和其他圖像輸入產(chǎn)品。

18、一般來(lái)說(shuō)，CCD傳感器具有分辨率高、噪聲低、動(dòng)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(chǎng)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(lái)在寬動(dòng)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(zhǎng)期占據(jù)市場(chǎng)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?cái)z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(shí)代后，CMOS逐漸被人們認(rèn)可，高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)一般采用CMOS感光器件。

24、2

25、爭(zhēng)奪應(yīng)用市場(chǎng)

26、自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，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(chǎng)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(shì)可以歸納為以下三個(gè)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(shí)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(hào)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(dòng)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(zhǎng)至2020年的82. 6億顆，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到15. 2%.據(jù)Frost&Sullivan推測(cè)，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(huì)助其維持一定的增長(zhǎng)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(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)到7. 9%。

33、 近年來(lái)，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(guò)去主導(dǎo)的智能手機(jī)市場(chǎng)逐漸朝汽車(chē)、安防監(jiān)控、醫(yī)療、VR以及工業(yè)等諸多細(xì)分市場(chǎng)滲透覆蓋。

34、 而得益于安防監(jiān)控、汽車(chē)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(xiāo)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(zhǎng)至77. 2億顆，期間年復(fù)合增長(zhǎng)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(zhǎng)率，2025年預(yù)計(jì)可達(dá)116. 4億顆。

全球CMOS圖像傳感器市場(chǎng)規(guī)模（出貨量口徑） （數(shù)據(jù)來(lái)源：Frost&Sullivan)

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人工智能與圖像傳感器

隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，相應(yīng)的芯片產(chǎn)品和行業(yè)也出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的新方向。

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

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

44、因此，機(jī)器視覺(jué)自然就需要一個(gè)圖像傳感器來(lái)作為輸入信號(hào)，而隨著機(jī)器視覺(jué)和人工智能的逐漸發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)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(jué)這一最重要的應(yīng)用提供輸入信號(hào)。

46、在傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)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(hào)，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(dòng)端或IoT智能設(shè)備中，將會(huì)造成能量的浪費(fèi)，并且難以處理一些需要常開(kāi)（always-on)的應(yīng)用場(chǎng)景。

48、通過(guò)人工智能賦能的圖像傳感器就可以解決這個(gè)問(wèn)題。

49、 具體來(lái)說(shuō)，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(jué)算法的結(jié)果，而這樣運(yùn)行機(jī)器視覺(jué)的方法也常被稱(chēng)為“傳感器內(nèi)運(yùn)算（in-sensor computing)”。

50、通過(guò)傳感器內(nèi)計(jì)算，機(jī)器視覺(jué)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(jué)算法時(shí)，SoC無(wú)需處于喚醒狀態(tài)，也無(wú)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(gè)系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，并沒(méi)有運(yùn)行操作系統(tǒng)等額外開(kāi)銷(xiāo)，并且有為機(jī)器視覺(jué)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?？梢詫?shí)現(xiàn)由智能圖像傳感器在檢測(cè)到重要輸出時(shí)才去以中斷的方式去喚醒SoC,并且只需要傳遞機(jī)器視覺(jué)算法運(yùn)行的結(jié)果，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)銷(xiāo)也大大降低了。

結(jié) 語(yǔ)

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(lái)新的發(fā)展，從CCD的半壁江山，到CMOS的后來(lái)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(shí)，亦在持續(xù)豐富和拓展自身的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)越來(lái)越廣闊的場(chǎng)景應(yīng)用。

審核編輯 ：李倩

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