现今声、光、影、音的科技发展已远超越以往的技术，懂得享受的现代人，不仅要听见声音、看到画面，更要求声音必须听起来有临场感，也要求画质必须更逼真、清晰、完美。在这个资讯与科技爆涨的世代，由于大量资料的传递及网路的迅速窜起，使得影像产品大发利基；未来，当影像档案也像文书资料档案一样被要求快速、精确的撷取、传输时，数位影像的撷取与传输将变的非常重要，影像感测器也将连带地一炮而红。目前，以CCD影像感测器而言，日本的技术台湾仍是望尘莫及，SONY、Sharp、Panasonic稳坐宝位，短期间内产业不会有太大的变化，而CMOS在台湾市场的发展与变化却是非常值得观察和研究的！

影像感测器(Image Sensor)除了CCD外，CMOS目前也随着半导体制程技术的逐渐成熟，良率不断地提升，因此，低解析度的数位相机业者有逐渐采用CMOS替代CCD的趋势。由于CMOS其低成本及系统整合性高的优势，被视作CCD感测器的替代产品；CCD感测器与CMOS感测器都由矽晶圆制造而成，因此对可见光及近红外线光谱的感应程度两者基本上相似。这两种技术都藉由相同的光电转换过程，将影像入射光(光)转换成电压(电)，如果还需要彩色感测器，再将每个画素上覆盖彩色滤光片(R、 G、B)即可。

CCD所采取的IC制程技术已发展25年的时间，虽然CCD可以把其他数位相机的功能(例如数位讯号处理、定时逻辑等)整合一起，在技术面可行，但却没有经济效益；实际应用上，其他功能多建在另外的晶片上，因此大多数采用CCD的数位相机有3到8颗的晶片。在未来资讯产品将迈入整合单晶片的趋势下，就长远来看，CMOS是未来感测器的主流产品。

市场概况

目前日本市场正值大力促销数位摄录影机与330万画素以上的数位相机，造成CCD需求大增而短缺，而台湾生产数位相机的业者，有些已考虑采用CMOS来替代CCD，如此将可降低成本并提高产品的竞争力。而且，随着数位相机价格之下滑，CCD感测器在1999年下半年亦有跌价的趋势。随资讯家电(IA)兴起，带动使用者对电子影像输入的需求，而影像感测器为数位相机、摄影机核心元件，过去一直是CCD的天下，但随着半导体产业制程的改善，带动了台湾IC设计公司投入CMOS Sensor的市场。

CMOS产品的应用迅速普及，从数位相机、PC相机、玩具、保全系统、影像电话到指纹辨识器，将来更新的应用也许超乎目前的想像；以CMOS厂商的观点，谁能取得较多的客户，谁就是最大的赢家。根据日本富士总研综合研究所调查，1999年全球CCD感测器出货量为2,600万颗，CMOS感测器出货量为600万颗，共有3,200万颗影像感测器，其中摄录影机用980万颗、监视摄影机用535万颗、数位相机用490万颗、PC Camera用450万颗。

未来，由于价格、省电及晶片整合度高等因素，CMOS感测器在PC Camera、数位相机等应用范围将日益增加，2000年亦将超过1,000万颗，且自2001年起W-CDMA与CDMA -2000行动电话系统开办后，CMOS在影像通讯系统的应用将大幅提高，预计2005年CMOS的出货量将远超过CCD的出货量达到7,500万颗的规模，如(图一)所示。

《图一 CCD/CMOS传感器全球出货量预测》

此外，日本电波新闻在1999年五月，根据各影像感测器厂商的产销统计及预测数字，推算过去及未来两年内各种影像感测器的生产数量。其中，数位相机用CCD感测器生产量预估将由1998年度的500万颗，成长到1999年度的700万颗及2000年度的1,100万颗；数位相机已成为CCD感测器市场的最大成长动力，而其他应用领域如摄录影机、监视摄影机的成长率不大，但数位相机出货量却年年大幅成长，超过7%的成长率将是未来几年的目标。

DSC市场规模2000年将达1,000万台，包括SONY、Panasonic与Sharp等厂商纷推出新款CCD，并提高CCD产量。其中，SONY推出324万像素的1.8分之一吋彩色CCD，Sharp推出300万像素的二分之一吋彩色CCD，Panasonic则推出373万像素的三分之二吋彩色CCD，预计于2000年九月陆续上市。在CCD市场拥有50%市占率的SONY，1999年度生产量为1,800万颗，2000年度计划提高至2,800~3,000万颗。

由于第3代行动通讯系统于2001年将陆续开办，CMOS在影像通讯的应用更将大幅提高，CMOS厂商亦陆续投产新产品，例如三菱电机采用CMOS的人造网膜IC，以35毫瓦的低功率获得极高评价，应用于PC Camera等产品。此外，CIF(352×288像素)尺寸产品亦在开发中，预计于2000年秋季商品化，将应用于指纹对照、影像输入终端与电子玩具等范畴。

CCD与CMOS的竞争

CCD的发展已超过25年的时间，而CMOS产业却才刚刚兴起，鉴于CMOS在制程与成本等方面的优势，加上市场应用部份重叠，CMOS立刻在市场上成为CCD的竞争对手，同时， CMOS各家厂商的竞争态势也随之展开。然而，CMOS显像品质与制程良率一再地被要求，在制造成本固定，各家差异不大的情况下，价格低不再是吸引顾客上门的主要原因。

当画素不断地提升，人类眼睛已辨别不出两者解析度的差别，或者在某个小面积的范围内解析度都可被接受时，CCD由于具有体积大、复杂、高耗电量等缺点，所以CMOS一直都以追随CCD的画素品质为目标。CMOS优于CCD的简单制程不断地在进步，以中低解析度的数位相机市场而言，CMOS绝对有能力取代CCD市场，但是在高解析度的应用领域仍属CCD的表现较好，这也是CMOS影像品质的未来努力目标；同样地，CCD也会以CMOS优越于CCD的表现作为努力改善的依循，影像感测器的市场发展变化仍是难以预料。

影像感测器市场过去一直是CCD的天下，主要的关键技术及市场掌握在日本业者手中，随着多媒体运用不断扩大，带动影像感测器的市场需求。但随着半导体产业制程的改善，国内外IC设计公司也开始投入CMOS Sensor的研发。过去，CMOS Sensor的影像品质很难与CCD竞争，但在1999年上半年，CMOS在类比线路设计技巧、光电二极体制程结构转化、影像数位化等核心技术的突破性发展，解决了杂讯与明暗感光度的问题，再加上半导体制程技术及封装技术支援，使得CMOS具有相当大的发展潜力。

CMOS Sensor感测器在功率消耗上比CCD小100倍，CMOS Sensor只需要一组工作电压，而CCD则需要多组电压；在随机选取能力方面，CMOS Sensor感测器具有随机选取能力，可增加选择特别视窗作业画面的移动、旋转及放大效果处理。另外在制程技术方面，CMOS Sensor制程技术主要在传统CMOS制程技术之后，经过Mix Mode Layer、Color Filter及Micro Lens技术处理；台湾挟着良好半导体制程技术，厂商发展CMOS Sensor具有优势。由于CCD在日本发展较早，制程稳定，制程技术困难，进入障碍较高，且关键技术掌握在日本人手中，因此台湾厂商不易切入此技术市场。 CMOS Sensor在产品影像品质方面主要用于低阶像素产品，CCD影像品质方面占绝大优势，因此许多数位摄录影机及高阶数位相机仍使用CCD。未来资讯家电产品将朝向轻薄短小、低功率及省电的发展趋势，CMOS Sensor影像感测器将是未来趋势。

未来，CMOS Sensor将取代100万画素以下CCD市场，而目前35万画素数位相机已很少使用CCD感测器。随着多媒体技术运用面的不断扩大，将来CMOS的运用将包括PC Camera、行动通讯、手表、个人数位助理(PDA)，甚至在未来，PC Camera将成电脑标准配备而大量出货。

影像感测器的应用趋势

CCD(Charged Coupled Device)于1969年在贝尔实验室发展成功，之后由日本厂商SONY、Sharp、Panasonic、NEC、Toshiba等公司开始量产。 CCD影像感测器主要可分为线型(linear)与面型(area)两种，其中线型用于影像扫描器及传真机上，而面型主要用于数位相机(DSC)、摄录影机、监视摄影机、PC Camera等，广泛应用于多项影像输入产品上(表一)。

《表一 国内外CMOS厂商的产销概况》

未来一、二年内，CMOS感测器在影像品质不足、价格差距有限的情况下，虽然只能在100万画素以下的低阶数位相机市场中发展，然而在电子玩具、可携式资讯家电产品(手机、PDA、笔记型电脑等)、视讯摄影机(PC Camera)、影像电话、汽车用感测器、保全用途监视摄影机等领域，CMOS感测器具有很大的发展潜力，因此吸引国内厂商纷纷投入开发。

影像感测器之产品应用的未来发展，经归纳后可分为以下三个领域：

1.在Internet持续发烧的状态下，PC Camera后市持续看好，加上迎合未来PDA及视讯会议的需求，PC Camera将往Dual-model的机型发展，对消费者有更大的吸引力，困难处可能会发生在Backend Chip─DSP与读图像的软体发展。

2.数位相机的未来发展将会着重于消费性市场的需求，目前数位相机厂商仍以CCD影像感测器为主，同时在中低阶数位相机市场中，CMOS替代CCD的趋势愈来愈明显。

3.看好2001年陆续开办的3G行动通讯与影像电话(Screen Phone)的应用市场，且由于行动电话的普及与固网宽频的庞大商机，将来若结合了影像传输的需求，势必为CMOS感测器的天下。

应用产品

以下将介绍CCD与CMOS影像感测器的几种应用产品：

数位相机

2000年数位​​相机市场，日本厂商仍居于首位，而目前台湾业者已开始量产200万画素的数位相机。 (图二)是SONY最近发展的Cyber​​ Shot数位相机系列，除了使用Memory Stick记忆卡外，也可以拍摄连续动态画面。日本业者近来纷纷推出300~400万高画素的数位相机，有意将数位相机的主流机种提升至300万画素以上。

《图二 SONY的Cyber Shot记忆卡式数字相机系列》

PC Camera

至于PC Camera(图三)、(图四)的市场，未来将成为PC与笔记型电脑的基本配备，并与其一同出货，届时需求量将会相当可观。 CMOS影像感测器就如同人类的眼睛，能够发挥想像的应用空间还很大，新的产品应用与设计引导着市场变化万千。

《图三 普立尔推出Dual mode数字相机》

《图四 明腾推出的Dual mode数字相机》

将CMOS应用在PC Camera上所花费的成本很低，将来一定会有大量的市场。 PC Camera结合低阶数位相机的功能，进而发展出所谓Dual Model数位相机，这是CMOS创新应用的另一项新作，也有不少厂商投入，只是在Dual Model Camera比PC Camera功能更强，价格却又相当之时，PC Camera是否会被取代以及市场会产生怎样的变化，让人拭目以待。

PDA(个人数位助理)

Kodak推出PDA专属的DSC配件，于五月引进适用PalmPilot与IBM等厂牌PDA相容的数位相机PalmPix(图五)，采用31万像素CMOS感应器，具备2倍光学变焦，将以商务市场为销售重点。

《图五 Kodak推出Palm专用的DSC配件「PalmPix」》

PalmPix外型只有一般数位相机的半边，大小为83.8mm×55.9mm×28mm，重约45公克，观景窗采用Palm的TFT-LCD，解析度640×480，能以BMP与JPEG两种档案格式储存。在Palm中，每张640×480影像消耗100K记忆体，所摄影像也储存在Palm的记忆体中，7.5M的快闪记忆卡最多可储存251张相片，适用于Palm Ⅲc、Palm Vx及日本IBM的WorkPad与WorkPad c3，但若要与Palm Vx、WorkPad c3搭配使用，必须另购转接器。

我国厂商在2000年的台北国际电脑展也有多家业者纷纷展出新款的PDA，以争取国外买主的订单，其中，神宝PALMAX掌上型电脑PD-500C推出数位相机模组的配备，如(图六)所示。

《图六 国产的神宝PALMAX掌上电脑PD-500C》

影像电话

这样的应用设计结合了影像电话与PC Camera市场，改善原本影音同时传输时声音传递比影像快速的缺点，在网际网路蓬勃发展之际，资料与影像的传输变得不可或缺，在目前单向传输上，透过Video Phone将可发挥双向传输的功能，应用电脑与Modem透过电话线与Email Address的连接，双方就可以互通，以电脑的Monitor取代早期影像感测电话的5吋小萤幕；在软体的设计上，可以搭配应用层面，预先调好、输入预设值，整个软体平易近人、操作容易，以利在市场推行时，妇女老少皆适用。

影像电话(图七)、(图八)符合宽频网路的趋势，不仅可经由普通电话线作影音通话，也可利用ISDN线、 Internet、LAN、Cable Modem、xDSL等宽频网路来作影像连线。 CMOS Image Sensor加上搭配应用的软体，整套目前市面售价为30美金。

《图八 达士科技单机型影像电话》