本文來源：物聯傳媒

本文作者：Vior。Liu

社會和科技的發展、人類的生活已經離不開各式各樣的攝像頭，而影象感測器是各類相機、和攝像頭中最重要的一個部分。總體來說，其原理主要是透過將外界的光訊號轉換成電訊號，透過一系列的轉換進行影象顯示。

目前市面上使用較多的主要是CCD影象感測器和CMOS影象感測器。從時間程序上來看，雖然兩者都是在上世紀60年代誕生，但是CCD要比CMOS早一些。而兩者在工作原理、製造工藝、結構和引數上存在著較大的差異。

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差異在哪？

首先CCD感測器基本工作原理是將光照射到每個畫素（光敏單元）產生的電荷進行積累。但是需要指出的是，CCD只有一個讀出埠，所以每個畫素之間的電荷需要進行序列移動至輸出埠，透過電荷/電壓的轉換，一個放大器以及A/D轉換後得到影象。

CMOS感測器的工作原理則另闢蹊徑，它是在每個畫素點的位置進行電荷/電壓轉換，而不是序列後轉換。這也給CMOS帶來了與CCD不同的優缺點。相關的優缺點對比，放在後面再說。

由於工作原理不同，造成CCD和CMOS在感光元件結構組成上也有較大差異。CCD在感光元件結構上除了序列用的相鄰電荷儲存單元，大部分面積都被感光二極體佔據。而COMS感光元件相對來說就比較複雜，由於是每個畫素點產生電壓，所以每個畫素點上除了感光二極體外，還有放大器和A/D轉換電路，所以這就造成了CMOS的開口率相對較低。所以在控制光照、面積等變數的情況下，CMOS所能獲取的光訊號要小於CCD，在輸出結果上，CMOS所能獲取的影象內容質量不及CCD。

從製造上來說，CCD的製造主要是整合在半導體單晶材料上，並且製造工藝相對複雜，核心技術主要掌握在日本企業手中，例如索尼、松下。說回來，其實，CMOS是整合在金屬氧化物的半導體上，製造工藝也相對來說比較常見，與計算機晶片差別不大，如用於邏輯晶片、微處理器和記憶體模組的工藝。

順便提一下，由於CCD剛研發出來的時候，製造工藝還不成熟，良品率極低，美國廠商認為CCD發展前景一般，越來越少的企業研發CCD，而索尼、松下等日本企業對CCD十分感興趣，最後巨資研究掌握了規模化生產的技術。但是，80年代後，其他地區電子廠商也想在影象感測領域分得一杯羹，並相繼研發CMOS，21世紀初至今，在手機及某些物聯網領域，CMOS效能達到了與CCD可以一戰的地位。

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優缺點分析

如上文所述，由於CCD相對於CMOS最大的優勢在於影象質量方面，CCD的技術歷程相對更久，技術也更加成熟，同時CCD並非像CMOS那樣在每個畫素點進行電荷轉換，所以噪音相對較小，信噪比也就優於CMOS。而CMOS依靠著成熟的製作工藝以及有別於CCD的工作原理，在整合度、成本以及功耗上要略勝一籌。不過隨著技術的發展，目前CMOS在影象質量方面有很大的提升，市場份額也在逐步增加。

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誰能稱霸？為時過早

現在有很多言論表示，“最終，CMOS解決影象質量的問題將會取代CCD”。技術不會消失，只會變得越來越強大，CCD和CMOS在未來將會齊頭並進。雖然CMOS在智慧城市、智慧硬體等領域逐漸強大起來，但是在醫療、科學成像以及工業檢測等精密度需求較高的領域，CCD依然是首選。

譬如，CMOS擁有數以千計的單獨畫素放大器，而CCD的單個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格式保持均勻性。

所以，CCD和CMOS到底誰能壟斷影象感測器市場的答案已經很清晰了，因為只有需求才能決定兩種感測器孰是孰非。