CMOS和CCD传感技术的概念首次是在20世纪60年代被人提出来,并慢慢开始在图像传感器中应用[1]。1967年,美国航空航天局的喷气推进实验室诞生了世界上第一块CMOS图像传感器。与此同时,CCD图像传感器也起步发展。但CMOS图像传感器并没有被广泛的使用,因为CMOS与CCD相比较,CMOS图像传感器的尺寸大而且性能不稳定。所以在60年代到90年代之间,CCD图像传感器在传感器市场中占据了主体地位。直到90年代后,这个状况才被改变。 81685
2000年,Foveon公司和NI公司一起研制成功了高分辨率的CMOS图像传感器,这款CMOS图像传感器采用了0。18um CMOS工艺研制,分辨率高达4096×4096,像素单元大小为5um×5um[2]。
2003年,美光公司研制出了首款百万像素的CMOS传感器MI-1300。2007年,美光公司又推出了一款分辨率高达2592×1944的CMOS图像传感器,该传感器像素尺寸为2um×2um。
2010年,OmniVision成功研制出了第二代背照式技术传感器OmniBSI-2,该传感器的象素尺寸仅为l。lum,甚至还可以将这一数值缩小到0。9um,以提供更出色的成像质量。
2016年,安森半导体研制出了基于 SuperPD PDAF 技术的新型的高性能的CMOS数字图像传感器AR1337。该传感器的光学尺寸为1/3。2英寸,采用的是背照式技术,分辨率高达4208×3120,主要是针对市场上的电子消费品,如智能手机、平板电脑等。
随着工艺技术的快速发展,CMOS 图像传感器的使用也越来越广泛,当前国外有很多公司都在CMOS技术上有所发展。
美光公司于2005年8月推出一款130 万像素的 CMOS 传感器 MT9M112,该传感器的光学尺寸仅为 1/4 英寸,且具备高级图像处理功能[3]。2007 年 3 月,该公司又推出一款500 万像素的CMOS传感器 MT9P401,该传感器的光学尺寸仅为 1/2。5 英寸,且支持高帧速拍摄 720 P 的高清视频,同时其拍摄静态图像的能力高达15 f/s。同时也推出 1/2。5 英寸的800万像素CMOS传感器MT9E001。
意法半导体有限公司于2008年2月研制出一款名为VD6725 CMOS传感器,该传感器的光学尺寸为1/5 英寸,有效像素高达192万,采用了 1。75 μm 的像素设计[4]。
美国豪威公司(OmniVision)于 2005 年 8 月推出一款 1/6 英寸 VGA CMOS 图像传感器 OV7670。为了减小模块的高度,该传感器的像素尺寸仅为3。6 μm。2007年2月,该公司又研制出一款名为OV7680的VGA CMOS 传感器。该传感器的大小为1/10英寸,且有着低噪声、低成本、低功耗和宽动态范围等特点。论文网
美国 Foveon 公司于 2003 年推出了产品代号分别为 F7X3 -C9110,F19X3 -A50 的全色 CMOS 图像传感器。F7X3-C9110 传感器有着高达343万的有效像素,且具有超功耗小、低噪小和抗干扰能力强等优点[5]。F19X3-A50 在此基础上还增加了12位的 A/D 转换器和高度集成的数字处理器。
比利时大学微电子中心是全球范围内很出名的半导体开发中心之一,它具有多种尺寸的一系列全套数字CMOS传感器工艺,并支持与数字CMOS配套的可选模块。1997年采用0。5μm工艺研制出2048×2048像元CMOS有源像素传感器 (CMOS -APS),像元尺寸为 7。5 μm ×7。5 μm,芯片尺寸为16。3 mm×16。3 mm,噪声为 0。25 mV(均方根值),量子效率值为4% >QE >2%(400~85nm),功耗为100mW,这是当时所报道的最大像元CMOS-APS。
(2)国内CMOS图像传感器研究现状
与国外的研究相比,国内在CMOS领域的研究比国外要晚一些。为了发展国内的CMOS图像传感器技术,国内也有很多机构在积极开展相关的工作。其中比较出名的有西安交通大学、北京思比科微电子公司、格科微电子有限公司,且在近几年也已经取得了较大的进展。