¿Qué tal el chip sensor de imagen CMOS de la Universidad de Tianjin?
CMOS es un semiconductor complementario de óxido metálico, compuesto principalmente de silicio y germanio. Sus funciones básicas se realizan mediante transistores cargados negativamente y positivamente en CMOS.
La corriente generada por estos dos efectos complementarios puede ser registrada por el chip de procesamiento e interpretada como una imagen.
Entre las cámaras analógicas y las cámaras de red de definición estándar, la CCD es la más utilizada y domina el mercado desde hace mucho tiempo.
El CCD se caracteriza por una alta sensibilidad, pero una velocidad de respuesta lenta, lo que no es adecuado para el modo de escaneo progresivo de alta resolución utilizado por las cámaras de vigilancia de alta definición. Por lo tanto, después de ingresar a la era de la vigilancia de alta definición, la gente ha ido reconociendo gradualmente el CMOS y los dispositivos fotosensibles CMOS se han utilizado ampliamente en cámaras de vigilancia de alta definición.
La principal ventaja de utilizar CMOS para CCD es que ahorra mucha energía.
A diferencia de los CCD compuestos por diodos, los circuitos CMOS casi no tienen consumo de energía estática.
Esto hace que el consumo de energía del CMOS sea sólo aproximadamente 1/3 del del CCD normal. Un problema importante de CMOS es que cuando se procesan imágenes que cambian rápidamente, la conversión de corriente es demasiado frecuente y se produce un sobrecalentamiento. Por lo tanto, si la corriente oscura se suprime bien, no es un gran problema. aparecerá fácilmente.
Se han desarrollado dispositivos CMOS retroiluminados de 720P y 1080P, y su rendimiento de sensibilidad es cercano al del CCD.
En comparación con los sensores CMOS con iluminación de superficie, los sensores CMOS retroiluminados tienen grandes ventajas en sensibilidad (S/N), lo que mejora significativamente el efecto de disparo en condiciones de baja iluminación. Disparar en condiciones ambientales puede reducir en gran medida. ruido.
Aunque los productos de cámaras megapíxeles basados en tecnología CMOS tienen algunas deficiencias en entornos con poca luz y en el procesamiento de ruido de señal, estas no afectarán fundamentalmente sus perspectivas de aplicación.
Además, importantes empresas internacionales están intensificando sus esfuerzos para solucionar estos dos problemas. Creo que en un futuro próximo, el efecto de CMOS será cada vez más cercano al de CCD, y el precio de los equipos CMOS será menor que el de los equipos CCD.
Se ha convertido en un hecho indiscutible que CMOS se utiliza más en la industria de la seguridad que CCD. Aunque la resolución de los sensores CCD del mismo tamaño es mejor que la de los sensores CMOS, si no se consideran las restricciones de tamaño, la ventaja del CMOS en términos de cantidad puede superar efectivamente las dificultades en la fabricación de elementos fotosensibles de gran tamaño, por lo que el CMOS tendrá Más ventajas en resoluciones más altas.
Además, la velocidad de respuesta de CMOS es más rápida que la de CCD, que es más adecuado para el monitoreo de big data en alta definición.
En comparación con el CCD, CMOS tiene las ventajas de un tamaño pequeño, un consumo de energía 1/10 menor que el CCD y un precio 1/3 menor que el CCD.
En comparación con los productos CCD, CMOS es un proceso estándar que puede utilizar equipos semiconductores existentes sin requerir inversión adicional en equipos. La calidad se puede mejorar con la mejora de la tecnología de semiconductores.
Al mismo tiempo, hay muchas líneas de producción CMOS en las fábricas de obleas a nivel mundial, lo que también ayudará a reducir los costos durante la producción en masa en el futuro.
Además, la mayor ventaja de los sensores CMOS es su alta integración del sistema.
Teóricamente, todas las funciones que requiere el sensor de imagen, como desplazamiento vertical, registro de desplazamiento horizontal, control de sincronización, CDS, ADC...etc. , se puede integrar en un chip, e incluso todos los chips, incluidos los chips de back-end y la memoria FlashRAM, se pueden integrar en un sistema en chip, logrando así el propósito de reducir el costo de producción de toda la máquina.
Debido a esto, hay más fabricantes que invierten en I+D y producción, incluidos más de 30 en Estados Unidos, 7 en Europa, alrededor de 8 en Japón, 1 en Corea del Sur y 8 en la provincia de Taiwán.
El fabricante líder mundial es Agilent (HP) con una cuota de mercado de 565.438+0%, ST (VLSIVision) con un 65.438+06%, OmniVision con un 65.438+03% y Hyundai con un 8%, Photobit. es aproximadamente el 5% y la cuota de mercado total es el 93%.
Según las estadísticas de In-Stat, para 2004, se espera que las ventas globales de sensores CMOS superen los 654,38+8 mil millones de dólares estadounidenses. Los CMOS crecerán rápidamente a una tasa de crecimiento anual compuesta del 62%, erosionándose gradualmente. la cuota de mercado de los dispositivos CCD.
Especialmente en el campo de rápido desarrollo de las aplicaciones para teléfonos móviles en 2013, los módulos de cámara basados en sensores de imagen CMOS ocuparán más del 80% de su mercado de aplicaciones.
Los sensores de imagen CMOS pertenecen a un nuevo mercado de productos y la cuota de mercado no es tan constante como en industrias maduras. Por ejemplo, en el mercado CMOS, Agilent, OmniVision, STM y Hyundai están clasificados en orden por volumen de envío, con cuotas de mercado del 24%, 22%, 14% y 14% respectivamente, entre las que se encuentra STM. Sin embargo, después de sólo un año de competencia en el mercado, Agilent y OmniVision todavía ocupaban el primer y segundo lugar, y sus cuotas de mercado aumentaron hasta el 37,7% y el 30,8% respectivamente, mientras que STM ocupó el cuarto lugar y su cuota de mercado cayó bruscamente hasta el 4,8%. En cuanto a Hyundai, su cuota de mercado cayó bruscamente hasta el 2,1%. Vale la pena mencionar que Photobi experimentó un rápido crecimiento en el mercado global en el año 2000.
Los envíos de estos tres fabricantes representaron el 82,2% de los envíos globales.
Se puede ver en este análisis que la concentración de fabricantes en esta industria es bastante densa. Por lo tanto, al observar la dinámica y el desarrollo de los tres fabricantes anteriores, podemos ver la dirección de desarrollo futuro de la industria de Xu y. tecnología.
Los principales productos de Agilent son el HDCS-1020 CIF (352*288) de segunda generación y el HDCS-2020 VGA (640*480) de segunda generación, que se utilizan principalmente en cámaras digitales, teléfonos móviles, PDA, PCCamera, etc. Aparatos de información emergentes. Además, otra estrategia exitosa de Agilent en 2000 fue formar alianzas estratégicas con Logitech y Microsoft para ingresar al campo de los productos de mouse óptico. Pero este es un producto CMOS de gama muy baja y no se utiliza para capturar imágenes, por lo que este número no está incluido en las estadísticas globales de sensores de imagen, pero muestra la intención de planificación de Agilent de introducir componentes ópticos basados en tecnología CMOS.
Los principales productos de OmniVision incluyen: CIF (352x288), VGA (640x480), SVGA (800x600) y SXGA (1280x1024).
El sensor de imagen CMOS de 654,38+0,3 millones de píxeles desarrollado por Omnivision se está utilizando ampliamente en cámaras digitales.
La industria generalmente cree que un millón de píxeles es el punto de inflexión entre el uso de CMOS y CCD. La entrada exitosa de CMOS en este mercado es suficiente para ilustrar la penetración del desarrollo de la tecnología CMOS en el mercado, y así es. puede reemplazar al CCD como producto de imágenes de gama baja en el futuro.
El sensor CMOS de nivel CIF (352x288) desarrollado por Omnivision en mayo de 2001 se caracteriza por su bajo consumo de energía. Su mercado objetivo son los teléfonos móviles y su estrategia de desarrollo de productos coincide con la de las principales instituciones de investigación. En el mercado de la telefonía móvil, los módulos de cámara con módulo CMOS se han convertido en los productos con la mayor cantidad de aplicaciones de comunicación móvil.
Photobit fue un gran éxito en el año 2000.
En 2001, Photobit tomó la iniciativa en el desarrollo del sensor de imagen CMOS del modelo de producto PB-0330. Este producto utiliza un convertidor digital lógico de un solo chip, que es la segunda generación de VGA de 1/4 de pulgada (640x480), y también presenta el sentido de imagen CMOS del modelo de producto PB-011.
Photobit lanzó estos dos productos principalmente para cámaras digitales y PCCamera, que se diferencian de OmniVisionCIF (352x288) en el mercado de la telefonía móvil. Ha lanzado dos sensores de imagen con diferentes resoluciones, CIF (352x288) y VGA (640x480), y su alcance comercial está destinado a cubrir los mercados de gama baja y media-alta.
En 2013, la industria desarrolló una nueva tecnología para sensores de imagen CMOS: C3D.
La característica más importante de la tecnología C3D es la uniformidad de la respuesta de los píxeles.
La tecnología C3D redefine el rendimiento del generador de imágenes (incluido el rendimiento general del sistema) y mejora el rendimiento estándar de los sensores de imagen CMOS en términos de uniformidad y corriente oscura.
A principios de 2014, la empresa estadounidense Foveon demostró públicamente su última tecnología FoveonX3 desarrollada, que inmediatamente atrajo gran atención en la industria.
FoveonX3 es el primer conjunto de sensores de imagen del mundo que puede capturar todos los colores en un solo píxel.
Los dispositivos de acoplamiento fotoeléctrico tradicionales solo pueden detectar la intensidad de la luz, pero no la información del color. Necesita percibir la información del color a través de un filtro de color, llamado filtro de color Bayer.
FoveonX3, por otro lado, percibe el color a través de diferentes profundidades en los píxeles: la capa más externa detecta el azul, la segunda capa detecta el verde y la tercera capa detecta el rojo.
Se basa en el efecto de absorción del silicio sobre la luz de diferentes longitudes de onda para darse cuenta de que un píxel puede percibir toda la información del color. Ya existen sensores de imagen CMOS que utilizan esta tecnología y su producto de aplicación es la cámara digital "SigmaSD9".
Esta innovadora tecnología ofrece imágenes más claras y mejores colores. En comparación con los sensores de imagen anteriores, el X3 es el primero en detectar el color a través de un sensor fotoeléctrico de silicio incorporado.
La tecnología de FoveonX3 ha logrado un gran avance en la tecnología fotosensible de semiconductores tradicional y tiene el efecto de subvertir la tecnología tradicional. Creo que FoveonX3 tendrá buenas perspectivas.
En términos de productos de píxeles de alta resolución, RuiSight Technology de Taiwán ha liderado recientemente la industria en la producción en masa de sensores de imagen CMOS de más de 265.438 megapíxeles. La empresa estadounidense cooperó con la fábrica de lentes ópticas de Taiwán en el tercer trimestre. , este módulo se lanzó con un sensor CMOS combinado con una lente, y las aplicaciones CMOS han comenzado a usarse en productos de cámaras digitales de 2 megapíxeles.
Sensor de imagen lineal CMOS DLIS-2K: el sensor de imagen lineal reconstruido de puerto único más rápido del mundo. Rango de medición: 200 nm ~ 1100 nm Señal de salida: El sensor de imagen digital de matriz lineal DLIS-2K incluye 4 filas de píxeles, cada fila tiene 2081 píxeles ópticos y 16 píxeles negros.
Tres de las filas son píxeles cuadrados de 4×4 micras, y la otra fila son píxeles rectangulares de 4×32 micras.
Al adoptar el método de muestreo múltiple correlacionado, su sensibilidad equivalente puede alcanzar 160 V/lux-s.
Cada línea puede controlar la exposición y la salida a voluntad.
Además, el muestreo de fondo puede utilizar valores de muestreo doble correlacionado (CDS) tradicionales o configurarse en valores de luz ambiental controlados por el usuario.
El sensor está controlado por un puerto serie de tres cables e integra tecnologías patentadas de controlador analógico digital (D/AD) distribuido de 8 a 11 bits, XtremeIX y Activecolumnsensortechnologies para maximizar las funciones de la aplicación.
Lectura adicional: sensor de imagen CMOS de escaneo lineal configurable DLIS serie 2k.
Todos los sensores DLIS-2K utilizan la tecnología avanzada de píxeles de fotodiodo (APD) del edificio y la arquitectura IP de píxeles de imágenes patentada de Panavishen.
Estos sensores de imagen lineal reconfigurados, que ofrecen alto rendimiento a bajo costo, combinan alta sensibilidad, velocidad y versatilidad para abordar muchas aplicaciones en los mercados de electrónica de consumo, industrial, automotriz y tecnológico.
Los analistas creen que la valoración de las empresas industriales globales es el mercado mundial de sensores de imagen, que aumentó a 11.700 millones de dólares en 2012.
En general, los sensores de imagen se han expandido a áreas industriales y comerciales como la biométrica, la visión artificial, la transmisión, las cámaras de cine y la medicina, como las cámaras de video, las cámaras de seguridad y de computadora, los dispositivos de comunicación portátiles y las cámaras de consumo. aplicación electrónica.
En la industria automotriz, existe la necesidad de mayores índices angulares, asientos ocupados, sensores de control de crucero, sistemas de cambio de carril y cámaras de visión trasera.
El generador de imágenes del DLIS-2K es un sensor de cuatro cables con conversión analógica a digital de 11 bits, alto rango dinámico y sensibilidad mejorada asociada con muestreo múltiple (CMS).
El sensor se puede utilizar en espectroscopia, códigos de barras, pantallas táctiles, reconocimiento óptico de caracteres, visión artificial, medición y otras aplicaciones.
Estos avances tecnológicos patentados permiten productos con flexibilidad en la adquisición y lectura de imágenes, que incluyen: sustracción de luz ambiental, sobremuestreo, modos de lectura sin pérdidas, diferentes integraciones, umbralización automática y lectura de píxeles de 120 MHz. Esto no tiene precedentes en alta resolución. modo.
El entorno ambiental del sensor DLIS combina digitalización de 12 bits y sustracción automática de luz de umbral.
Esto proporciona un chip de salida binaria simple que permite la eliminación del centro de masa para códigos de barras, pantallas táctiles o cualquier aplicación que requiera encontrar una ubicación o muchas partes de un sistema.
El usuario también puede introducir señales analógicas, es decir, la aplicación puede requerir digitalización.
Los modos de funcionamiento se pueden mezclar o combinar, con cuatro posibles combinaciones de píxeles para muchas aplicaciones diferentes, lo que convierte a esta serie en la solución óptima.
“Nuestro objetivo es resolver problemas a precios muy competitivos y expandir el mercado de pantallas táctiles con sensores de imagen programables y códigos de barras.
La tecnología de sensor de imagen CMOS y las capacidades de fabricación de Ta son de clase mundial, La estrecha interacción entre el equipo de diseño y los ingenieros de la torre facilitó una producción rápida", afirmó Jeffrey Zarnowski, director de tecnología de Panavishen Imaging.
“Estoy entusiasmado con la línea de sensores de imagen lineal de Panavishen, ya que estos productos contribuirán en gran medida a la capacidad de producción de innumerables dispositivos en una variedad de mercados.
Al incorporar fotodiodos avanzados (APD) ) El proceso Pixel y la propiedad intelectual de Pixel, combinados con la arquitectura de imágenes patentada de Panavishen, han permitido características de imágenes que antes no se podían lograr con imágenes lineales", afirmó el Dr. Avisrum, vicepresidente y director general de la unidad de negocios profesionales de Tower Semiconductor.
La tecnología de 0,18 micrones de la torre permite convertidores de analógico a digital seleccionables por bits en el chip y velocidades de transferencia de datos más altas que los productos anteriores.
El proceso APD de Tower muestra mejoras y la IP del píxel es más sensible que los fotodiodos estándar con altas propiedades de transferencia de carga.
La combinación de la tecnología Tower y la imagen y arquitectura de Panavishen permite píxeles de 4 x 32 micras con una sensibilidad de más de 100 Voltios/lux