一、什么是CMOS圖像傳感器？

CIS芯片全稱CMOS圖像傳感器，是一種將光學影像轉換為電子信號的設備。通常由像敏單元陣列、行驅動器、列驅動器、時序控制邏輯、AD轉換器、數據總線輸出接口、控制接口等幾部分組成，并且這幾部分被集成在同一塊硅片上。目前這種傳感器全球能做的公司極少，索尼在全球CIS營收市占率約42%，韓國三星占比約20%，豪威占比約10%，安森美占比約5%，意法半導體占比約4%。

自美國貝爾實驗室提出固態成像器件概念后，固體圖像傳感器便得到了迅速發展，成為傳感技術中的一個重要分支。

圖像傳感器近期更是成為市場上不容忽視的焦點，形成了半導體行業最炙手可熱的領域之一。目前CCD圖像傳感器和COMS圖像傳感器(CIS)是被普遍采用的兩種圖像傳感器。

CCD圖像傳感器是通過將光學信號轉換為數字電信號來實現圖像的獲取、存儲、傳輸、處理和復現。光學信號轉化為數字信號由CCD感光片完成。CCD感光片由三部分組成，即鏡片，彩色濾鏡和感應電路，大致的形狀和運作方式已經定型。

CMOS圖像傳感器(CIS)是模擬電路和數字電路的集成。主要由四個組件構成：微透鏡、 彩色濾光片(CF)、光電二極管(PD)、像素設計。 CMOS圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅動器、列驅動器、時序控制邏輯、AD轉換器、數據總線輸出接口、控制接口等幾部分組成這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過程一般可分為復位、光電轉換、積分、讀出幾部分。

據MarketsandMarkets稱，因CCD具有更高的分辨率和光敏性，因此傳統上占據了最大的市場份額。但就目前市場而言，CIS因其成本效益、快速處理速度和低功耗等特性而廣受大眾關注且認為其最有發展潛力的。因其尺寸小、功率低、易集成、幀速率更快和制造成本更低等自身優勢，預計將占領市場的主導地位。

二、CMOS的行業應用領域

1.圖像傳感器芯片是手機攝像系統中的核心部分，對攝像的品質起到具足輕重的作用，CIS的加工工藝是整個光學領域技術門檻最高的環節，CIS環節也占據整個手機攝像頭產業鏈一半以上的價值量。

根據WSTS統計預測，2021年全球CMOS圖像傳感芯片市場規模約248億美金，2022-2027年CIS市場規模年復合增速高達10%，未來受益于手機領域多攝趨勢以及汽車、安防等新興下游應用領域的拉動，CIS行業規模有望加速擴張。根據IHS的統計，智能手機領域在CIS下游應用占比達67%，是CMOS圖像傳感器主要的需求來源。

近年來，人像拍攝、夜景/暗光拍攝、防抖拍攝、全景拍攝等多元化拍攝需求激發手機攝像頭由單攝像頭向前后置雙攝像頭轉變，另一方面，雙攝像頭也成為實現VR/AR的主要途徑，今年發布的華為 P20 Pro的三攝配置更開創了“多攝時代”，根據WSTS的預測，多攝像頭滲透率將迅速提高。在多攝像頭趨勢下，CMOS傳感器的銷量也將穩步上升。

2.用于汽車和機器人視覺的CMOS圖像傳感器芯片市場最近幾年發展迅速。車載CMOS圖像傳感器芯片的傳統應用領域是后置攝像頭實現可視化倒車和前置攝像頭實現行車記錄儀等功能。未來幾年，隨著車聯網、智能汽車、機器人的應用普及，在車體或機器人的四周加裝4-8個CIS實現360度全景成像、線路檢測、障礙物檢測、防撞、自動駕駛等功能的應用市場將快速發展。

3.隨著我國城鎮化進程的推進，人民對于“平安城市”、“智慧城市”的需求逐步增加，視頻監控設備用量規模激增，另一方面，安防監控的進步要求監控攝像頭像高清化方向發展，去年全國設置約1.7億支監視器，深入中國城市至農村全域覆蓋，且監視器分辨率從過去的720P提升至1080P，安防CIS芯片市場潛力巨大。

在手機多攝、車載、安防三駕馬車的拉動下，CIS將保持高速增長態勢，根據Yole Developpement的預測，2022至2027年間，CIS市場規模年復合增長率高達10.5%。

二、陶瓷基板在CMOS中的應用

CIS在處理快速變化的影像時，電流會頻繁變化并且流量增大從而導致其過熱。這個問題也是CIS供應商一直以來所考慮的，所以對IC封裝材料的選擇上更是精心篩選。而在一眾IC封裝材料中，陶瓷電路板因其自身的載流量大符合CIS電流量要求就已領先一步，再者陶瓷本身材質散熱性好、與其匹配的熱膨脹系數的優勢更是很好解決了CIS電路頻繁變化而導致的過熱的問題并且可以使其保持恒溫狀態。

由于CIS每個像素包含了放大器與A/D轉換電路，過多的額外設備壓縮單一像素的感光區域的表面積，以致于CIS的靈敏度較低，CIS供應商一直在為減小像素間距而努力。只有圖像傳感器的像素越多，分辨率也越高。但是，隨著像素間距尺寸與光的波長越來越接近，像素縮小變得越來越困難。而另一種趨勢則是CMOS圖像傳感器的像素大小保持不變，改進方向從減少像素尺寸轉向提高圖像質量。不論是減小像素間距還是減少像素尺寸，都無疑是在說明會對該集成電路精密度會越來越高，這就意味著該器件的集成度要高，運行速度要快、性能要好，物聯網系統中傳感器精密對于系統在布置時也意味著更加方便、性能更優。但與此同時，對硬件的要求也就隨之提升，其中的核心就是傳感器芯片了，市場上的普通PCB遠遠不能滿足CIS的要求，而斯利通陶瓷電路板卻有著可進行高密度組裝，線/間距(L/S)分辨率可以達到20μm優勢，從而實現設備的集成化、微型化，達到CIS的要求。

CIS的信噪聲也是一直以來讓其供應商大感頭疼的，相較于CIS而言,CCD芯片的襯底偏壓穩定性更好且芯片上的電路更少，所以擁有更顯著的低噪優勢，甚至達到無固定模式噪聲的水平。CIS成像器件集成度高，各光電元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾嚴重，噪聲對圖像質量影響很大。 CIS器件集成度高也是其優勢所在，所以從芯片的穩定性上尋找方法更為合適。

斯利通陶瓷電路板采取DPC薄膜技術，利用磁控濺射的工藝將銅與陶瓷基板相結合起來，所以陶瓷電路板的金屬的結晶性能好，平整度好、線路不易脫落并具有可靠性穩定的性能，能夠很好的減少CIS噪聲從而降低對于圖像質量的影響。

陶瓷電路板除上述優勢外，就其導電層可根據電路模塊需要設計任意電流，即銅層越厚，可以通過的電流越大，斯利通陶瓷基板的覆銅厚度是可以在1μm～1mm內任意定制，可以與CIS需求導電層高精準匹配。陶瓷電路板更具有三維基板、三維布線，抗腐蝕性好，使用壽命長等獨有優勢，更有助于CIS的性能、特點鞏固加強。據市場調查分析，陶瓷電路板早已在發達國家中廣泛應用，陶瓷電路板以其絕對的優勢成為了世界級傳感器廠商的掌上明珠。

審核編輯：湯梓紅