CMOS图像传感器技术持续创新，多款新品陆续发布

电子发烧友网报道（文/李弯弯）CMOS图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等组成，它们通常都被集成在同一块硅片上，工作过程大致可以分为复位、光电转换、积分和读出几个阶段。
 
CMOS图像传感器每个像素都包含感光二极管、浮动式扩散层、传输电极门、起放大作用的MOSFET等元件。在曝光阶段，感光二极管完成光电转换，产生信号电荷。曝光结束后，信号电荷被传送到浮动式扩散层，并由MOSFET电极门拾取，最终将电荷信号转换为电压信号。
 
CMOS图像传感器的主要技术路线
 
当前，CMOS图像传感器市场的主要技术路线包括几个方面，一是像素提升与尺寸优化，随着消费者对图像质量要求的不断提高，CMOS图像传感器厂商不断追求更高的像素数。大尺寸传感器能够捕获更多的光线，提高图像的清晰度和动态范围。尤其是在智能手机领域，一些高端机型开始采用1英寸甚至更大尺寸的传感器。
 
二是背照式与堆栈式结构，相比传统的前照式传感器，背照式结构将光电二极管置于硅片的上层，使得光线能够直接照射到光电二极管上，从而提高了光线的利用效率，增强了感光性能。在背照式的基础上，堆栈式结构进一步将电路层移至感光元件的底层，缩小了芯片的整体面积，并优化了电路噪声抑制，从而实现了更高的图像质量和更快的处理速度。
 
三是动态范围与低光性能，为了实现更好的图像质量，CMOS图像传感器厂商不断研发新的HDR技术，如多帧合成、高低转换增益电路（DCG）等，以提高传感器的动态范围。通过优化像素结构、提高光电转换效率以及采用先进的信号处理技术，CMOS图像传感器在低光环境下的表现也得到了显著提升。
 
四是高速读取与全局快门，为了满足视频拍摄和高速运动捕捉等需求，CMOS图像传感器需要具备较快的读取速度。堆栈式结构和全局快门技术的应用都有助于提高传感器的读取速度。全局快门技术能够同时曝光整个传感器阵列的所有像素，从而避免了滚动快门可能产生的扭曲和变形。这种技术在高速摄影、工业检测等领域具有广泛的应用前景。
 
五是智能化与集成化，为了提升图像处理的效率和效果，一些CMOS图像传感器开始集成AI处理单元。这些单元能够实时分析图像内容，优化拍摄参数，实现更智能的摄影体验。
 
思特威、长光辰芯推出高分辨率图像传感器新品
 
近日，多家公司发布CMOS图像传感器新品，如思特威，推出了两款高分辨率图像传感器——SC635HAI和SC532HAI，分别具备6MP和5MP的分辨率。
 
作为安防市场新主流分辨率图像传感器，两款背照式产品基于思特威SmartClarity-3工艺技术打造，搭载了Lightbox IR、ColGain HDR、SmartAOV等多项先进技术，具备高感度、高动态范围、高温成像、低功耗等优势性能。
 
据介绍，通过背照式像素架构设计和SFCPixel专利技术，以及Lightbox IR近红外增强技术，两款传感器在可见光与近红外波段下实现了优异的感光性能，即使在黑暗环境下也能提供清晰明亮、低噪点的影像。
 
两款产品支持双重曝光行交叠HDR（2-exposure Staggered HDR）和单帧曝光ColGain HDR两种模式，显著提升动态范围，能够呈现明暗细节清晰、运动无拖影的高质感画面。
 
得益于内部电路模块的精准化控制设计，两款传感器均拥有出色的低功耗性能，有助于降低摄像头整机的功耗。
 
SC635HAI和SC532HAI的高分辨率和优异性能，使其非常适用于安防监控和消费类IoT应用。在全天候、远距离监控场景中，如人形侦测、车牌识别等，这两款传感器能够提供卓越的3K高清夜视全彩影像，提升监控系统的识别速度和准确率。此外，它们还支持家用IoT摄像头、户外太阳能4G摄像头等设备的节电工作需求。
 
长光辰芯近期发布了16MP全局快门CMOS图像传感器——GAMX4416，该产品继承了GMAX系列产品的低噪声、优异的PLS等特性，并增加了片上binning、HDR（高动态范围）等新的功能。这些特性使得该传感器在运动捕捉、航空测绘、AOI（自动光学检测）等领域具有更强的应用能力和更高的性能表现。
 
GAMX4416有效分辨率为4096 (H) x 4096 (V)，即16MP，能够捕捉更多细节，提供更清晰的图像。采用全局快门像素设计，能够有效避免运动模糊，特别适用于高速运动物体的拍摄。读出噪声低，有助于提高图像的信噪比，使图像更加干净、清晰。HDR功能使得传感器在强光和弱光环境下都能保持较好的图像质量。
 
基于以上特性，长光辰芯的16MP全局快门CMOS图像传感器在多个领域具有广泛的应用前景。如，在工业自动化、智能制造等领域，该传感器可用于高精度检测、图像识别等任务。在光谱学、天文学、高能物理等科学研究中，该传感器可提供高质量的图像数据支持。在广电、影视制作等领域，该传感器可用于高清摄像、无人机拍摄等场景。
 
写在最后
 
从发展趋势来看，CMOS图像传感器市场将继续保持稳定增长的态势。一方面，随着技术的不断进步和创新，CMOS图像传感器的性能将不断提升；另一方面，随着物联网、可穿戴设备等新兴市场的兴起，CMOS图像传感器的应用领域也将不断拓展。