高分辨率相機(jī)不一定等同于更好的照片。這是像素尺寸和分辨率之間的權(quán)衡問(wèn)題。像素縮放意味著像素更多，當(dāng)分辨率超過(guò)40MP和50MP時(shí)，這些功能可能超出了人們的視野，無(wú)法看到它們捕獲的內(nèi)容。對(duì)于CMOS圖像傳感器，具有更好的量子效率（QE）和信噪比的像素是圖像質(zhì)量的最重要因素。

此外，智能手機(jī)不會(huì)取代專(zhuān)業(yè)數(shù)碼單反相機(jī)。但顯然，智能手機(jī)提供了比以往更多的功能。Veeco產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)經(jīng)理Ronald Arif表示：“人們一定會(huì)為5G吸引更多的帶寬和潛在的應(yīng)用，例如現(xiàn)場(chǎng)體育賽事的8K流媒體到實(shí)時(shí)AR / VR / MR游戲。”“最新的5G手機(jī)中的攝像頭已經(jīng)變得更加先進(jìn)。他們開(kāi)始整合用于深度感測(cè)的VCSEL器件，該器件可用于從客廳的自動(dòng)對(duì)焦到3D映射的任何地方?？梢韵胂髮⒕哂猩疃扔成涔δ芎?G的高級(jí)相機(jī)組合在一起。這可能會(huì)打開(kāi)豐富的新應(yīng)用程序，例如游戲，實(shí)時(shí)流媒體，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和視頻會(huì)議?！?

在其他創(chuàng)新中，供應(yīng)商正在運(yùn)送近紅外（NIR）圖像傳感器。NIR可以照亮可見(jiàn)光譜之外的波長(zhǎng)的物體，是為在近乎或完全黑暗的環(huán)境中工作的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。OmniVision的新近紅外技術(shù)使940nm的不可見(jiàn)近紅外光譜提高了25％，而在幾乎不可見(jiàn)的850nm的近紅外波長(zhǎng)上，則提高了17％。

在單獨(dú)的開(kāi)發(fā)中，Sony和Prophesee開(kāi)發(fā)了基于事件的視覺(jué)傳感器。這些傳感器面向機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用，可在各種環(huán)境中檢測(cè)快速移動(dòng)的物體。

2、像素縮放競(jìng)賽

幾年前，CMOS圖像傳感器供應(yīng)商開(kāi)始了所謂的像素縮放競(jìng)賽。

像素縮放競(jìng)賽指在給定時(shí)間段內(nèi)減小每一代的像素間距，像素間距描述了設(shè)備中每個(gè)像素之間的距離，較高的像素密度等于更高的分辨率，但并非所有傳感器都需要較小的間距。

圖像傳感器本身是一個(gè)復(fù)雜的芯片。頂層稱為微透鏡陣列，下一層是基于馬賽克綠色，紅色和藍(lán)色陣列的濾色器，再下一層是有源像素陣列，它由稱為光電二極管的光捕獲組件以及其他電路組成。

CMOS圖像傳感器的框圖。資料來(lái)源：OmniVision

有源像素陣列細(xì)分為微小的單個(gè)感光像素，像素由光電二極管，晶體管和其他組件組成，像素大小以μm為單位。

像素尺寸較大的圖像傳感器會(huì)收集更多的光，這意味著信號(hào)更強(qiáng)。較大的圖像傳感器會(huì)占用電路板空間。像素較小的圖像傳感器收集的光較少，但是您可以將更多的傳感器封裝在芯片上。反過(guò)來(lái)，這提高了分辨率。

目前，有幾種方法可以在晶圓廠中制造圖像傳感器。

方法一是形成像素陣列。流程從在基板上進(jìn)行正面處理開(kāi)始，晶片被粘結(jié)到載體或處理晶片；然后，頂部經(jīng)過(guò)注入步驟，再進(jìn)行退火工藝；最后，頂部涂有抗反射涂層，彩色膠卷和微透鏡被顯影。

方法二是先對(duì)硅基板的表面進(jìn)行注入步驟，在頂部形成擴(kuò)散阱和金屬化疊層后，結(jié)構(gòu)被翻轉(zhuǎn)，溝槽刻在背面，襯層沉積在溝槽的側(cè)壁上，并填充有介電材料，最后，濾光器和微透鏡在頂部制造。

幾年前，圖像傳感器的像素間距為7μm，而發(fā)展到2020年，索尼已經(jīng)突破了0.7μm。在這場(chǎng)像素競(jìng)賽中，廠商們經(jīng)歷了多次技術(shù)的變革。

①、高速發(fā)展的FSI時(shí)代

直到2009年，主流CMOS圖像傳感器都基于前照式（FSI）像素陣列架構(gòu)。在操作中，光線會(huì)照射到設(shè)備的正面，然后微透鏡收集光并將其傳輸?shù)讲噬珵V光片，光再穿過(guò)互連的堆疊并被二極管捕獲。最后，電荷在每個(gè)像素處轉(zhuǎn)換為電壓，然后信號(hào)被多路復(fù)用。

多年來(lái)，F(xiàn)SI體系結(jié)構(gòu)使供應(yīng)商在短時(shí)間內(nèi)得到了快速發(fā)展。例如，據(jù)TechInsights稱，F(xiàn)SI體系結(jié)構(gòu)使供應(yīng)商的間距從2006年的2.2μm減少到2007年的1.75μm，但到2008年時(shí)，像素縮放卡在了1.4μm的瓶頸上。

②、BSI繼續(xù)加速啟動(dòng)像素縮放

因此，從2009年左右開(kāi)始，供應(yīng)商開(kāi)始使用一種新的架構(gòu)——背面照明（BSI）。BSI體系結(jié)構(gòu)將圖像傳感器顛倒了，光從硅襯底的背面進(jìn)入。因?yàn)楣庾拥焦怆姸O管的路徑更短，從而提高了量子效率。

FSI與BSI。資料來(lái)源：Omnivision

在像素縮放方面，BSI傳感器技術(shù)可在1.2μm至1.4μm的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳像素尺寸，而堆疊式BSI可使具有此類(lèi)像素尺寸的傳感器的占位面積保持在30mm2以下。因此 ，可以使用四像素架構(gòu)啟用亞微米尺寸的像素，從而實(shí)現(xiàn)超過(guò)48MP的分辨率。

但在BSI中還有需要注意的問(wèn)題，比如，在像素縮放中，光電二極管（關(guān)鍵的光捕獲組件）在圖像傳感器內(nèi)縮小，從而降低了效率，而且二極管靠得更近，容易產(chǎn)生串?dāng)_問(wèn)題。