摄像机和数码相机用的CCD和COMS，中国能制造出来吗？

摄像机和数码相机用的CCD和COMS，中国能制造出来吗？

ccd 或 cmos，基本上两者都是利用矽感光二极体（photodiode）进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”电子计算机的“太阳能电池”效应相近，光线越强、电力越强；反之，光线越弱、电力也越弱的道理，将光影像转换为电子数字信号。

　　比较 ccd 和 cmos 的结构，adc的位置和数量是最大的不同。简单的说，按我们在上一讲“ccd 感光元件的工作原理（上）”中所提之内容。ccd每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 ccd 旁的放大器进行放大，再串联 adc 输出；相对地，cmos 的设计中每个像素旁就直接连着 adc（放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。


　　两者优缺点的比较

　　ccd cmos
　　设计 单一感光器 感光器连接放大器
　　灵敏度 同样面积下高 感光开口小，灵敏度低
　　成本 线路品质影响程度高，成本高 cmos整合集成，成本低
　　解析度 连接复杂度低，解析度高 低，新技术高
　　噪点比 单一放大，噪点低 百万放大，噪点高
　　功耗比 需外加电压，功耗高 直接放大，功耗低

　　由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。ccd的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；cmos的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。

　　整体来说，ccd 与 cmos 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 iso 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：

　　iso 感光度差异：由于 cmos 每个像素包含了放大器与a/d转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此 相同像素下，同样大小之感光器尺寸，cmos的感光度会低于ccd。

　　成本差异：cmos 应用半导体工业常用的 mos制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失；相对地 ccd 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（fail），就会导致一整排的 讯号壅塞，无法传递，因此ccd的良率比cmos低，加上另辟传输通道和外加 adc 等周边，ccd的制造成本相对高于cmos。

　　解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于 cmos 每个像素的结构比 ccd 复杂，其感光开口不及ccd大， 相对比较相同尺寸的ccd与cmos感光器时，ccd感光器的解析度通常会优于cmos。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的cmos 感光原件已经可达到1400万 像素 / 全片幅的设计，cmos 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。

　　噪点差异：由于cmos每个感光二极体旁都搭配一个 adc 放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的 adc 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的ccd，cmos最终计算出的噪点就比较多。

　　耗电量差异：cmos的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；但ccd却为被动式， 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特（v）以上的水平，因此 ccd 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 ccd 的电量远高于cmos。

能造，但还达不到量产的水平。