CCD還是CMOS 高清攝像機的成本博弈

2012年06月11日 11:13廣州歐治電子有限公司點擊量：2030

　　*，攝像機的核心組成部分有三塊：鏡頭、圖像傳感器以及壓縮處理芯片。其中，圖像傳感器是圖像采集處理部分的核心。而目前，CCD與CMOS傳感器是被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管（photodiode）進行光電轉換，將圖像轉換為數字數據，而其主要差異是數字數據傳送的方式不同。CCD在數據傳送時不會失真，因此各個象素的數據可匯聚至邊緣再進行放大處理；而CMOS工藝的數據在傳送距離較長時會產生噪聲，因此，必須先放大，再整合各個象素的數據。也正由于其數據傳輸方式不同，CCD與CMOS傳感器在效能與應用上也有諸多差異。
　　
　　1.靈敏度差異：由于CMOS傳感器的每個象素由四個晶體管與一個感光二極管構成（含放大器與A/D轉換電路），使得每個象素的感光區域遠小于象素本身的表面積，因此在象素尺寸相同的情況下，CMOS傳感器的靈敏度要低于CCD傳感器。
　　
　　2.成本差異：由于CMOS傳感器采用一般半導體電路zui常用的CMOS工藝，可以輕易地將周邊電路（如AGC、CDS、Timinggenerator、或DSP等）集成到傳感器芯片中，因此可以節省外圍芯片的成本；除此之外，由于CCD采用電荷傳遞的方式傳送數據，只要其中有一個象素不能運行，就會導致一整排的數據不能傳送，因此控制CCD傳感器的成品率比CMOS傳感器困難許多，即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破50%的水平，因此，CCD傳感器的成本會高于CMOS傳感器。
　　
　　3.分辨率差異：如上所述，CMOS傳感器的每個象素都比CCD傳感器復雜，其象素尺寸很難達到CCD傳感器的水平，因此，當我們比較相同尺寸的CCD與CMOS傳感器時，CCD傳感器的分辨率通常會優于CMOS傳感器的水平。
　　
　　4.噪聲差異：由于CMOS傳感器的每個感光二極管都需搭配一個放大器，而放大器屬于模擬電路，很難讓每個放大器所得到的結果保持一致，因此與只有一個放大器放在芯片邊緣的CCD傳感器相比，CMOS傳感器的噪聲就會增加很多，影響圖像品質。
　　
　　5.功耗差異：CMOS傳感器的圖像采集方式為主動式，感光二極管所產生的電荷會直接由晶體管放大輸出，但CCD傳感器為被動式采集，需外加電壓讓每個象素中的電荷移動，而此外加電壓通常需要達到12~18V；因此，CCD傳感器除了在電源管理電路設計上的難度更高之外（需外加powerIC），高驅動電壓更使其功耗遠高于CMOS傳感器的水平。
　　
　　綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。在標清監控時代，無論是模擬攝像機還是標清網絡攝像機，攝像機普遍采用zuiCCD傳感器。而在高清監控時代，，由于高清監控對成本非常敏感，CMOS傳感器盡管圖像品質總體上還不如CCD，但它在成本上的優勢對CCD還是造成了非常大的威脅。
　　
　　從目前的趨勢來看，CMOS勝出的機會明顯更大。一方面，隨著技術的發展，CMOS的靈敏度正在得到快速改善，據悉目前市場上致力于CMOS研究的廠商已經研發出靈敏度性能與CCD接近的720p與1080pCMOS器件。另一方面，盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優于CMOS傳感器，但如果不考慮尺寸限制，CMOS在量率上的優勢可以有效克服大尺寸感光原件制造的困難，這樣CMOS在更高分辨率下將更有優勢。另外，CMOS響應速度比CCD快，因此更適合高清監控的大數據量特點。
　　
　　因此，盡管CCD與CMOS在不同的應用場景下各有優勢，但隨著CMOS工藝和技術的不斷提升，以及CMOS價格的不斷下降，未來高清網絡攝像機將更多的選擇CMOS。

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