社會(huì)和科技的發(fā)展、人類(lèi)的生活已經(jīng)離不開(kāi)各式各樣的攝像頭，而圖像傳感器是各類(lèi)相機(jī)、和攝像頭中最重要的一個(gè)部分。總體來(lái)說(shuō)，其原理主要是通過(guò)將外界的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換進(jìn)行圖像顯示。

目前市面上使用較多的主要是CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。從時(shí)間進(jìn)程上來(lái)看，雖然兩者都是在上世紀(jì)60年代誕生，但是CCD要比CMOS早一些。而兩者在工作原理、制造工藝、結(jié)構(gòu)和參數(shù)上存在著較大的差異。

差異在哪?

首先CCD傳感器基本工作原理是將光照射到每個(gè)像素(光敏單元)產(chǎn)生的電荷進(jìn)行積累。但是需要指出的是，CCD只有一個(gè)讀出端口，所以每個(gè)像素之間的電荷需要進(jìn)行串行移動(dòng)至輸出端口，通過(guò)電荷/電壓的轉(zhuǎn)換，一個(gè)放大器以及A/D轉(zhuǎn)換后得到圖像。

CMOS傳感器的工作原理則另辟蹊徑，它是在每個(gè)像素點(diǎn)的位置進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換，而不是串行后轉(zhuǎn)換。這也給CMOS帶來(lái)了與CCD不同的優(yōu)缺點(diǎn)。相關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，放在后面再說(shuō)。

由于工作原理不同，造成CCD和CMOS在感光元件結(jié)構(gòu)組成上也有較大差異。CCD在感光元件結(jié)構(gòu)上除了串行用的相鄰電荷存儲(chǔ)單元，大部分面積都被感光二極管占據(jù)。而COMS感光元件相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較復(fù)雜，由于是每個(gè)像素點(diǎn)產(chǎn)生電壓，所以每個(gè)像素點(diǎn)上除了感光二極管外，還有放大器和A/D轉(zhuǎn)換電路，所以這就造成了CMOS的開(kāi)口率相對(duì)較低。所以在控制光照、面積等變量的情況下，CMOS所能獲取的光信號(hào)要小于CCD，在輸出結(jié)果上，CMOS所能獲取的圖像內(nèi)容質(zhì)量不及CCD。

從制造上來(lái)說(shuō)，CCD的制造主要是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，并且制造工藝相對(duì)復(fù)雜，核心技術(shù)主要掌握在日本企業(yè)手中，例如索尼、松下。說(shuō)回來(lái)，其實(shí)，CMOS是集成在金屬氧化物的半導(dǎo)體上，制造工藝也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較常見(jiàn)，與計(jì)算機(jī)芯片差別不大，如用于邏輯晶片、微處理器和記憶體模組的工藝。

順便提一下，由于CCD剛研發(fā)出來(lái)的時(shí)候，制造工藝還不成熟，良品率極低，美國(guó)廠商認(rèn)為CCD發(fā)展前景一般，越來(lái)越少的企業(yè)研發(fā)CCD，而索尼、松下等日本企業(yè)對(duì)CCD十分感興趣，最后巨資研究掌握了規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)。但是，80年代后，其他地區(qū)電子廠商也想在圖像傳感領(lǐng)域分得一杯羹，并相繼研發(fā)CMOS，21世紀(jì)初至今，在手機(jī)及某些物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，CMOS性能達(dá)到了與CCD可以一戰(zhàn)的地位。

優(yōu)缺點(diǎn)分析

如上文所述，由于CCD相對(duì)于CMOS最大的優(yōu)勢(shì)在于圖像質(zhì)量方面，CCD的技術(shù)歷程相對(duì)更久，技術(shù)也更加成熟，同時(shí)CCD并非像CMOS那樣在每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)換，所以噪音相對(duì)較小，信噪比也就優(yōu)于CMOS。而CMOS依靠著成熟的制作工藝以及有別于CCD的工作原理，在集成度、成本以及功耗上要略勝一籌。不過(guò)隨著技術(shù)的發(fā)展，目前CMOS在圖像質(zhì)量方面有很大的提升，市場(chǎng)份額也在逐步增加。

誰(shuí)能稱(chēng)霸?為時(shí)過(guò)早

現(xiàn)在有很多言論表示，“最終，CMOS解決圖像質(zhì)量的問(wèn)題將會(huì)取代CCD”。技術(shù)不會(huì)消失，只會(huì)變得越來(lái)越強(qiáng)大，CCD和CMOS在未來(lái)將會(huì)齊頭并進(jìn)。雖然CMOS在智慧城市、智能硬件等領(lǐng)域逐漸強(qiáng)大起來(lái)，但是在醫(yī)療、科學(xué)成像以及工業(yè)檢測(cè)等精密度需求較高的領(lǐng)域，CCD依然是首選。

譬如，CMOS擁有數(shù)以千計(jì)的單獨(dú)像素放大器，而CCD的單個(gè)放大器能夠保證影像的高均勻性，而且CCD更加容易在縮放至高解析度和大光學(xué)格式保持均勻性。

所以，CCD和CMOS到底誰(shuí)能壟斷圖像傳感器市場(chǎng)的答案已經(jīng)很清晰了，因?yàn)橹挥行枨蟛拍軟Q定兩種傳感器孰是孰非。