DC的CMOS時代 佳能索尼力挺新技術

　　作者：羊羊

　　本月，不知道大家有沒有留意新聞，有兩條關於感光元件的消息值得關注。第一條來自國外媒體的，報道稱佳能公司准備投資550億日元(約合人民幣34億元)建造一所新的CMOS感光元件制造工廠，該工廠將位於日本東京附近的神奈川縣，將於2008年7月開始生產，據悉，這家工廠主要生產CMOS圖像感光元件，預計一年生產300萬枚，所生產的CMOS感光元件除了用於數碼單反相機外，還有可能用在消費類數碼相機上，也就是說，佳能部分中高端消費機將達到數碼單反級的噪點控制能力。

　　另外一條消息來自日本索尼公司，發布時間是在佳能發布建廠消息之後沒幾天，其在透露的新計劃中表示，公司將投資約600億日元(這可比佳能投入建CMOS工廠的資金還多50億日元)對位於日本熊本科技中心的CMOS生產基地進行擴建，並將生產基地的面積擴大到5000平方米，索尼預計在未來三年內(2007-2009年)，進一步擴大CMOS的生產量，以滿足不斷增長的手機、數碼相機以及數碼攝像機市場。

　　很顯然，索尼此次公布未來計劃就是針對佳能的。索尼在CCD感光元件研發和生產上具有非常大的優勢，佳能雖然在CMOS感光元件研發上面有一定的成就，並且成功的應用在數碼單反相機中，但在消費級數碼相機中，CCD感光元件的使用依然依賴於外部采購，至於是不是選擇了索尼的產品，在這裡我們不好妄加推測，但不可否認的是，在感光元件的競爭中，佳能如果再不出手改變現在的格局，遲早會被超越。當然，從好的一面來看，兩大巨頭聯合推動CMOS感光元件，無疑會加速它在消費級數碼相機中的應用。

　　CCD和CMOS的發展之路

　　可能說到這裡，很多網友會不理解，為什麼兩大巨頭要花重金開發COMS感光元件呢？這得從頭說起，早期，CCD感光元件由於技術成熟，運用在高端市場，而CMOS開發的時間比較晚，所以只是應用在對畫質要求不高的低端數碼相機和攝像頭上。

　　CCD又叫電荷耦合器，是一種特殊的半導體材料。它是由許多單個感光二極管組成的陣列，整體呈正方形，然後像砌磚一樣將這些感光二極管砌成陣列來組成可以輸出一定解析度圖像的CCD感光元件。它的成像原理是使用感光二極管將光線轉換為電荷，當拍攝者對焦完畢按下快門的時候，光線通過打開的快門透過馬賽克色塊射入在CCD感光元件上，感光二極管在接受光子的撞擊後釋放電子，所產生電子的數目與該感光二極管感應到的光成正比。當本次曝光結束之後，每個感光二極管上含有不同數量的電子，而我們在顯示器上面看到的數碼圖像就是通過電子數量的多與少來進行表示和儲存，然後控制電路從CCD中讀取圖像，進行紅R、綠G和藍B三原色合成，並且放大和將其數字化，這些數字信號被存入數碼相機的緩存內，最後寫入相機的移動存儲介質完成數碼相片的拍攝。CCD感光元件和傳統底片相比，CCD感光元件更接近於人眼對視覺的工作方式。人眼的視網膜是由負責光強度感應的杆細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺感應。CCD感光元件經過長達35年的發展，大致形狀和運作方式都已經定型，發展的空間比較小。

　　相比之下，CMOS感光元件結構相對簡單，它中文名稱叫互補性金屬氧化物半導體，其制造技術和一般計算機芯片沒什麼差別，它主要利用硅和鍺這兩種元素制成，使CMOS上共存著帶N(帶負電)和P(帶正電)級的半導體，這個互補效應所產生的電流可以被處理芯片紀錄和解讀成影像。它與CCD最大的不同在於，CCD感光元件是以行為單位的電流信號，而CMOS是以點為單位的電荷信號，其耗電量比CCD小，每個感光單元配獨立的信號放大器，在噪點處理、雜色處理、偽信號補償等方面，都要比CCD效果好。當然這還不是關鍵，之所以兩大巨頭將重金砸在CMOS上，是因為CMOS在成本上要比CCD低不少，這將會直接降低相機的制造成本，可以讓廠商得到更大的利潤。

　　從目前的我們手中掌握的信息來看，CCD感光元件生產線的利用率其實並高，每提昇100萬像素就需要對生產線進行改造，這必然會牽涉到制造成本，每提高一個等級，成本就要高出不少，而且到了一定限度之後，由於受到制造工藝的限制，短時間內很難再有所突破。相比之下，CMOS采用的是標准工藝制程，可以利用現有的半導體制造流水線，無需額外投資設備就可以投產，並且其芯片本身的品質也隨半導體技術的進步而提高。同時像素越高的CMOS感光元件，制造工藝的優勢就越明顯，0.18微米的制造工藝就可以輕松得到1600萬像素的CMOS感光元件，而2006年，半導體制造工藝已經可以實現0.07微米。

　　除此之外，由於CMOS感光元件采用的是標准的半導體芯片制造技術，加之CMOS的每個感光元件相互獨立，即便有若乾個元件出問題，也不會影響感光元件的完整性，相比之下，CCD感光元件采用電荷傳遞的方式傳送電信號，只要有其中的一個感光元件無法工作，信號傳輸將無法繼續，一整排的圖像信號將因此缺失，嚴重的話甚至要報廢。所以說，CMOS的成品率要比明顯CCD高出不少，成本自然也就低了。