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CMOS与CCD之争 孰胜孰败  

2013-06-19 11:32:46|  分类: 电子技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  CMOS与CCD的争论由来已久,其感光器是成像的核心,也是最关键的技术,而近日光139芯片coms板机缺货问题一度让中小型企业头疼,并成为行业炙手可热的话题。近年来,CCD和CMOS为争夺感光芯片市场份额一直暗暗较量着,而近日的“139芯片”风波使两者的较量进入白热化阶段:CCD芯片不断降价,CMOS芯片反而不断涨价。便有人断言,CCD时代已接近终结,CMOS将大行其道。是否如有人所言CCD将被CMOS终结,我们以为还得看市场下一步的发展。
  CCD和CMOS各自的利弊,我们可以从技术的角度来比较两者主要存在的区别:
  (a)信息读取方式不同
  CCD传感器存储的电荷信息需在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,整个电路较为复杂。CMOS传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单。

  (b)速度有所差别
  CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息,速度较慢;而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图象信息,速度比CCD快很多。

  (c)电源及耗电量
  CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷 耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

  (d)成像质量
  CCD传感器制作技术起步较早,技术相对成熟,采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS传感器有一定优势 。由于CMOS传感器集成度高,光电传感元件与电路之间距离很近,相互之间的光、电磁干扰较为严重,噪声对图象质量影响很大。CCD与CMOS种传感器在“内部结构”和“外部结”上都是不同内部结构(传感器本身的结构)CCD的成像点为X-Y纵横矩阵排列,每个成像点由一个光电二极管和其控的一个邻近电荷存储区组成。光电二极管将光线(光量子)转换为电荷(电子),聚集的电子数量与光线的强度成正比。在读取这些电荷时,各行数据被移动到垂直电荷传输方向的缓存器中。每行的电荷信息被连续读出,再通过电荷/电压转换器和放大器传感。这种构造产生的图像具有低噪音、高性能的特点。但是生产CCD需采用时钟信号、偏压技术,因此整个构造复杂,增大了耗电量,也增加了成本。

  COMS1089与镁光139让COMS出尽风头
  去年海康大华强力推出以韩国派视尔的PC1089COMS感光元件的摄像机以来,常规CCD芯片遭受了沉重打击,PC1089凭着价格优势,效果优势,迅速占领了部分市场。正在1089芯片销的热火朝天的时候,COMS权威老大镁光的MT9V139投入市场,效果测试好于1089,且价格方面两者也差不多,因而镁光139板机自诞生以来,以清晰度高,性价比高而受到市场广泛追捧。
  镁光芯片(MT9V139)是高线感光度图像传感器解决方案。这款传感器采用完善的全集成式单芯片系统芯片,能提供出色的低照度性能,最低照度是0.01LUX,超出人们对同档次CCD传感器的预期需求,在夜视环境下还具有优异的近红外(NIR)响应性能,且该芯片广泛应用于CCTV摄像机,监控摄像机,网络摄像机,汽车后视摄像头,纽扣摄像头等。
  长期以来随着COMS的批量使用,越来越多的人看到了COMS的缺陷,主要体现在必须要安装IR-CUT才能体现效果,IR-CUT又是个故障大户,很多企业遭受之苦。另外,COMS寿命也待检验,有不确定因素。尽管如此,PC1089和镁光139的问世,还是让COMS大出风头,一度达到很高的市场占有率,导致CCD厂家大量减产,CCD市场不断降价,日本索尼公司更是损失惨重。

  镁光139缺货是市场正常反应
  139芯片短缺主要是由于产量暂时达不到市场的需求而造成的供不应求现象,是一种正常的市场反应。由于市场还有139芯片的替代产品,139芯片的涨价空间有限。139芯片主要应用于中低端摄像机,由于该芯片画质细腻,噪点少,低照度,价格低等优势,成为CCD合适的替代者。部分摄像机厂家逐渐采用该芯片,中小企业的大量需求使139芯片一度出现短缺,致使部分企业购货受阻。139芯片作为时下的佼佼者不可避免也有自身的缺陷:镁光139采用1/4英寸的传感器,该尺寸和1/3英寸的相比,用同样的镜头,1/4的图像宽度没有1/3的宽;且镁光139芯片的高度太低,导致用F1.6,1.4的镜头聚焦不好,因为139传感器太低对镜头的要求比较高。
  因此,对于很多企业来讲,COMS芯片纵然有其优越性,但COMS的缺陷必将为CCD的发展保留一席之地,CCD芯片也不会因此而面临终结。面对139芯片短缺,企业不应坐以待毙,而应寻找合适的替代芯片方案,或者积极进行相关技术的升级改造。

  COMS和CCD的较量促技术升级
  不可否认,COMS的出现改变了CCD独占市场的局面,为CCD的发展带来了严峻的考验。同时,这种较量与竞争也促使行业不断创新,技术不断升级,为行业发展带来新的活力。
  和CCD相比,新型的CMOS芯片的优势不言而喻,除了低照度,噪点少外,CMOS传感器能直接输出数字信息,避免了A/D转换的数据损耗,同时逐行扫描的CMOS也可以有效的避免隔行扫描时出现的运动模糊和撕裂等问题。因此,CMOS的画面比CCD更加的细腻与动人。
  随着高清网络监控对CMOS的大量应用,不少人对CCD的未来产生了质疑和担忧。但从技术的角度看,凭借其更强的感光能力,CCD传感器在网络监控摄像机,特别是在模拟摄像机中仍占有一定份额,拥有着十分强劲的感召力。目前看来,对于提升视频处理宽动态效率的发挥上,CCD还是拥有着难以替代的作用。因此,尽管CMOS已经逐渐的占据了网络监控市场的大半壁江山,但是CCD与CMOS的争夺还将激烈的持续下去,并且会在今后的应用中促进各种技术不断升级。
  无论CCD还是CMOS,都有各自的优势和缺点,存在即是需要,CCD和CMOS的较量或许是个长期话题,短时期内很难有所定夺,而两者的较量必将为促进行业技术的进一步升级,从而促进行业不断发展。

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