CMOS图像传感器：技术革新不止，新品接踵而来
CMOS图像传感器：技术革新不止，新品接踵而来
CMOS图像传感器是现代影像技术的核心组件，广泛应用于智能手机、安防监控、工业检测等多个领域。随着技术的不断进步，CMOS图像传感器在像素、动态范围、低光性能等方面持续突破，为用户带来更优质的成像体验。本文将为您详细介绍CMOS图像传感器的最新技术进展，并重点介绍思特威和长光辰芯两家公司最新发布的高分辨率图像传感器产品。
CMOS图像传感器一般由像敏单元阵列、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、控制接口等构成，且通常集成于同一块硅片。其工作过程大致分为复位、光电转换、积分以及读出等阶段。
CMOS图像传感器的每个像素包含感光二极管、浮动式扩散层、传输电极门以及起放大作用的MOSFET等元件。在曝光阶段，感光二极管进行光电转换，生成信号电荷。曝光结束后，信号电荷被传送至浮动式扩散层，再由MOSFET电极门拾取，最终将电荷信号转变为电压信号。
CMOS图像传感器的主要技术方向
当前，CMOS图像传感器市场主要有以下几个技术方向：
像素提升与尺寸优化：随着消费者对图像质量需求的不断攀升，CMOS图像传感器厂商持续追求更高像素数。大尺寸传感器可捕获更多光线，提升图像清晰度与动态范围。在智能手机领域，部分高端机型已采用1英寸甚至更大尺寸的传感器。
背照式与堆栈式结构：相较于传统前照式传感器，背照式结构将光电二极管置于硅片上层，使光线能直接照射到光电二极管，提高光线利用效率，增强感光性能。在此基础上，堆栈式结构将电路层移至感光元件底层，缩小芯片整体面积，优化电路噪声抑制，实现更高图像质量与更快处理速度。
动态范围与低光性能：为获取更好的图像质量，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，提升传感器动态范围。通过优化像素结构、提高光电转换效率以及采用先进信号处理技术，CMOS图像传感器在低光环境下的表现显著提升。
高速读取与全局快门：为满足视频拍摄和高速运动捕捉需求，CMOS图像传感器需具备较快读取速度。堆栈式结构和全局快门技术的应用有助于提高传感器读取速度。全局快门技术可同时曝光整个传感器阵列的所有像素，避免滚动快门可能产生的扭曲和变形，在高速摄影、工业检测等领域应用广泛。
智能化与集成化：为提升图像处理效率和效果，部分CMOS图像传感器开始集成AI处理单元，可实时分析图像内容，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
近期，多家公司发布CMOS图像传感器新品。例如思特威推出两款高分辨率图像传感器——SC635HAI和SC532HAI，分别拥有6MP和5MP分辨率。
作为安防市场新主流分辨率图像传感器，这两款背照式产品基于思特威SmartClarity-3工艺技术打造，集成了Lightbox IR、ColGain HDR、SmartAOV等多项先进技术，具有高感度、高动态范围、高温成像、低功耗等优势性能。
据悉，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，这两款传感器在可见光与近红外波段实现了出色的感光性能，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，大幅提升动态范围，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，这两款传感器均拥有卓越的低功耗性能，有助于降低摄像头整机功耗。
SC635HAI和SC532HAI的高分辨率和优异性能，使其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，如人形侦测、车牌识别等方面，这两款传感器能提供卓越的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，它们还能满足家用IoT摄像头、户外太阳能4G摄像头等设备的节电需求。
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，并新增了片上binning、HDR（高动态范围）等功能。这些特性使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)×4096(V)，即16MP，可捕捉更多细节，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，有助于提高图像信噪比，使图像更加干净、清晰。HDR功能使传感器在强光和弱光环境下都能保持较好的图像质量。
基于上述特性，长光辰芯的16MP全局快门CMOS图像传感器在多个领域具有广阔的应用前景。例如，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。