相機類似于人眼，它依靠透鏡、濾光片和電子器件等不同層次的部件來提供視覺清晰度、色彩和深度。在智能手機攝像頭中，一個可與人眼視網(wǎng)膜媲美的關(guān)鍵部件被稱為CMOS圖像傳感器，簡稱CIS。

CIS技術(shù)最初的目的是為了優(yōu)化人眼觀看的圖像質(zhì)量?，F(xiàn)在，CIS技術(shù)正被用于一個新的目的——增強人類視覺。它被用作傳感器，收集數(shù)字圖像信息，為未來的人工智能(AI)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)。這項技術(shù)有一系列的新用途，從篩選生產(chǎn)過程中的缺陷到在黑暗環(huán)境中檢測物體。

隨著移動設(shè)備上的照相功能變得越來越強大，競爭也越來越激烈，人們預(yù)計這項技術(shù)將繼續(xù)改進，并推動進一步的創(chuàng)新。根據(jù)Research and Markets 2018年的一份報告，到2023年，全球圖像傳感器市場預(yù)計將增長6.2%，成為一個232億美元的市場。

傳感器技術(shù)將推動經(jīng)濟增長

在很大程度上，增長主要歸因于圖像傳感器性能的改善，但其他因素也發(fā)揮了作用。智能手機制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向相機創(chuàng)新，將其作為在飽和市場中與競爭對手區(qū)分開來的一種方式。新的和多樣化的相機功能，例如光學變焦，需要先進的傳感器技術(shù)。低功率和小巧的圖像傳感器的發(fā)展，以及在生物識別應(yīng)用中圖像傳感裝置的增加使用，也有貢獻。移動設(shè)備上多攝像頭的趨勢是一個驅(qū)動因素。

在智能手機相機中，圖像質(zhì)量往往與CIS聯(lián)系在一起，因為它的性能影響著關(guān)鍵因素，如分辨率、靈敏度和信噪比(SNR)。但它也允許新產(chǎn)品應(yīng)用的表面，同時提高了成像設(shè)備的性能。因此，智能手機相機的CIS圖像質(zhì)量已經(jīng)超過了緊湊型相機的水平，與單反的差距也在不斷縮小。

技術(shù)應(yīng)用不斷轉(zhuǎn)移

在早期，CIS技術(shù)的目的是優(yōu)化人眼的圖像質(zhì)量。隨著技術(shù)的進步，它的目標轉(zhuǎn)向了為機器算法優(yōu)化的圖像質(zhì)量。但是衍射極限限制了CIS像素的小型化。

因此，企業(yè)通過設(shè)備和工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，通過發(fā)展圖像信號處理(ISP)技術(shù)，支持各種應(yīng)用領(lǐng)域，不斷提高CIS像素的集成水平。這是一個漸進的轉(zhuǎn)變。

在第一階段，像素工程師專注于彌補像素尺寸減小不可避免的靈敏度損失，開發(fā)了許多創(chuàng)新技術(shù)，包括片上透鏡(或微透鏡)，硅厚的深光電二極管，背面照明技術(shù)。

當像素大小達到大約1微米時，第二階段開始了，主要關(guān)注于減少串擾。為了抑制光串和電串擾，發(fā)展了彩色濾光層金屬柵格結(jié)構(gòu)和硅光電二極管深溝槽隔離工藝等新技術(shù)。有了這些新創(chuàng)新，CIS平臺有望發(fā)展成為支持高級附加功能的信息傳感器，而不局限于圖像質(zhì)量的改善。

CIS新技術(shù)

這項創(chuàng)新背后還有另一個推動力:堆棧傳感器技術(shù)的出現(xiàn)。由于傳統(tǒng)的傳感器有一個結(jié)構(gòu)，像素和電路實現(xiàn)在相同的基片上，它是必要的減少無光面積CIS大小減少。因此，僅實現(xiàn)模擬/數(shù)字電路的基本功能，為附加功能添加電路非常有限。

海力士的堆棧傳感器已經(jīng)能夠基于先進的半導體工藝，將一個簡單的人工智能硬件引擎嵌入到較低的襯底上的ISP中。與此同時，基于機器學習的新技術(shù)如超分辨率、顏色恢復(fù)、人臉識別和物體識別也在發(fā)展中。

這些新型芯片將在幾個領(lǐng)域發(fā)揮作用，其中一些創(chuàng)新已經(jīng)開始進入市場。

索尼最近宣布發(fā)布兩款智能視覺傳感器，這是世界上第一個為云服務(wù)配備人工智能處理功能的圖像傳感器。這些產(chǎn)品擴大了開發(fā)人工智能攝像頭的機會，使零售和工業(yè)設(shè)備行業(yè)的各種應(yīng)用成為可能，并有助于構(gòu)建與云連接的最佳系統(tǒng)。

例如，當安裝在設(shè)施入口處時，帶有這些傳感器的攝像機可以計算進入設(shè)施的游客人數(shù)。當安裝在零售貨架上時，它可以檢測庫存短缺。安裝在天花板上，它可以用來繪制游客的熱圖，以確定人們聚集最多的區(qū)域。由于使用基于機器學習的ISP技術(shù)，可以從輸入圖像中提取和分類各種特征，CIS將成為信息傳感器的關(guān)鍵組成部分，用于收集關(guān)于圖像的各種數(shù)據(jù)點、位置、距離等生物特征信息。

對于使用至少10個攝像頭來探測周圍環(huán)境的自動駕駛汽車來說更加重要。為了提高精度，需要滿足各種各樣的要求，比如對區(qū)分距離物體的高分辨率支持，對即使在黑暗環(huán)境中也能識別物體的HDR支持，以及對ISP進行預(yù)處理以減少處理器必須處理的計算量。

在安全領(lǐng)域，需要一個功能來壓縮和加密CIS內(nèi)置ISP中的圖像信號，并將其傳輸?shù)酵獠刻幚砥?。如果將未加密的圖像信號按原樣發(fā)送給外界，則增加了安全漏洞和信息泄露的可能性。因此，CIS內(nèi)部的加密功能至關(guān)重要。

遠景

智能手機應(yīng)用程序在CIS市場份額中處于領(lǐng)先地位，但隨著CIS未來增長的推動力，尤其是隨著機器視覺應(yīng)用程序的發(fā)展和發(fā)展，有望出現(xiàn)許多其他應(yīng)用程序。這些新興機會正在將技術(shù)從移動成像推向其他增長領(lǐng)域，并且我們可能會看到從使用視覺進行成像向使用視覺進行傳感和其他交互應(yīng)用的轉(zhuǎn)變。

展望未來，CIS將被用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，包括智能手機相機，這將有助于創(chuàng)造經(jīng)濟和社會價值，這將使其在未來成為信息傳感器的重要組成部分。