作者:EB China 记者 安勇龙

      尽管可拍照手机2002年才进入市场，但它却迅速成为消费电子市场的又一“杀手级”应用。市场研究公司Visiongain发布的报告表明，去年第1季度，全球可拍照手机的销量已经超过数码相机和PDA，真正成为低端数码相机的“杀手”。成像技术作为可拍照手机最重要的技术之一，引起各大厂商的密切关注。CMOS传感器和CCD传感器是当前用于可拍照手机的两种主流影像传感器，经过激烈竞争，CMOS传感器已经逐渐在可拍照手机市场占据优势，并有可能独领风骚。
   
      2004年，可拍照手机超越DVD成为历史上发展最为迅速的消费品，单在该年便售出超过2亿部。根据行业预测，2005年全球可拍照手机市场规模将增至3.15亿部，到2008年更将激增至6.3亿部（参见下表“可拍照手机全球市场规模”）。目前市场上出售的可拍照手机已经采用成熟的、高质量的130万象素图像处理器，有些先进型号更采用第一代200万象素图像处理器。根据市场研究公司NTT DoCoMo去年9月发布的报告，百万象素拍照功能已经成为全球消费者最渴求的手机功能。

      作为全球最大的手机市场，2003年中国手机用户数量就已经超过固定电话用户数量，预计到2005年底，中国手机用户将达到3.86亿户，远远超过美国的人口数量，2010年底，这一数字更是有望达到6亿。而在可拍照手机市场，中国同样发展迅速。2005年上半年，中国市场共售出1,639万部可拍照手机，预计全年有望售出共计6,000万部。从2005年1季度起，百万象素已经成为中国可拍照手机市场的主流标准，仅仅在6月份一个月，百万象素可拍照手机在中国市场的销量就达到40万部。

      面对如此巨大的全球和中国可拍照手机市场，各大成像技术厂商不可能无动于衷。CMOS传感器和CCD传感器是当前用于可拍照手机的两种主流影像传感器，其各自的支持者纷纷拿出看家本领以期占有更多的市场份额，经过激烈厮杀，CMOS传感器逐渐成为可拍照手机市场的新宠。有预测称，CMOS传感器甚至可能最终独占可拍照手机市场。作为可拍照手机市场原来的霸主，CCD传感器不得不走下神坛，原因何在？
   
      与CCD技术相比，CMOS技术是后起之秀。随着数码摄像机、数码相机及可拍照手机等高、中、低端影像产品种类的不断丰富，一度由CCD独霸相机传感器市场的局面发生了改变。随着可拍照手机市场越来越成为众人掘金的对象，CMOS传感器和CCD传感器在可拍照手机市场上的争夺也逐渐变得白热化。对大多数可拍照手机设计来说，成像传感器部分的具体要求包括：首选体积非常小的器件，需要非常低的功耗以延长电池工作时间，大批量、可靠、优质制造以保证在购买旺季时向消费者不间断提供产品，缩减成本使手机价格保持在消费者可以接受的水平和异常强健 (必须通过破坏数字静止摄像机的下落测试)。
   
      CCD技术是在20世纪70年代和80年代开发的，经过大约30年的生产和制造工艺改进，CCD传感器已经高度优化，可以产生最优秀的数字图像质量，如今已经成为数字静止摄像机和便携式摄像机的流行技术。与CMOS技术不同，CCD技术采用专用成像特定工艺制造，装配和维护成本较高，只能在数量有限的传感器发货量中分摊成本，其发货量一年只有几百万颗，相比之下，CMOS传感器的发货量可以达到几千万或几亿颗。
   
     CMOS图像传感器要小得多，其功耗要低于CCD传感器，但目前提供的图像质量较差。CMOS传感器已经成为手机、视频会议使用的PC摄像机、扫描仪、条形码阅读机和安全摄像机的支柱产品。CMOS传感器采用大批量铸造厂的标准CMOS硅工艺，因此CMOS传感器也实现了主流CMOS半导体行业中的工艺改进或材料改良。对于CMOS传感器，可以在同一个制造工艺中简便地集成时钟驱动器、模数转换器(ADC)或数字逻辑电路，甚至可以在同一块芯片上制造这些电路。（参见下表“CCD/CMOS传感器对比”）
   
      总体来说，CCD技术的最大优点在于能够提供更加自然的色彩，大大改善了低亮度时的性能，提高了清晰度。另外，CCD传感器的质量一致性更高，同一部件之间的变化非常小。然而，CCD技术也有致命的弱点，就是成本高。另外，CCD传感器的设计也更加复杂，它不是单芯片器件，因此在手机设计中实现的成本要更高。CCD传感器通常需要更多的支持芯片，这些芯片要占用额外的空间，要耗用功率，散发更多的热量。

      虽然在成像质量和支持的最高分辨率方面有所欠缺，但是CMOS技术还是具有以下优点：

      功耗低：CMOS传感器在操作时可能只消耗30～60mW的功率。在备用模式下，许多手机制造商首选无源功耗不超过100μA。

      体积小，实现功能集成：由于手机内外空间非常匮乏，基于CMOS的摄像机是自然之选。CMOS传感器可以简便地把图像捕获和后期处理功能融合到一个芯片系统上。减少芯片数量意味着降低封装复杂度，提高大批量制造的可靠性。它还有助于产品的微型化，缩减整体成本。

      迅速设计，缩短产品开发周期：CMOS图像传感器更加简单，因此应用设计更加简便、也更迅速。它们可以加快产品开发周期，特别是更新换代很快的消费类产品，如手机或DSC。

      价格低：CMOS传感器采用CMOS标准制造工艺，价格要低得多。

      由此可见，CMOS传感器具有的低成本、低功耗和高集成度优势契合了可拍照手机设计的大多数要求。虽然CCD传感器在图像质量方面具有明显优势，但是适合才是最重要的，目前可拍照手机市场对成本的要求远远高于对成像质量的要求，因此，CCD传感器虽然是阳春白雪，但是由于不适应现阶段可拍照手机市场的总体需求而失宠也就不足为奇了；CMOS传感器虽然给人下里巴人的感觉，但是由于很好地满足了可拍照手机市场的需求，大红大紫也就自然而然了。

      在目前的可拍照手机市场，CMOS传感器的市场占有率显然已经较CCD传感器占据上风，市场数据和预测都充分说明了这一点。手机大厂如诺基亚、摩托罗拉、索尼爱立信等已纷纷推出内置或外接CMOS传感器的手机。据预测，从2006年起，CMOS传感器在可拍照手机市场的市场份额将达到80%。

      CMOS传感器一直以来为人诟病的图像质量问题有望得到改善。三星电子计划于近期开始生产一款500万象素QSXGA分辨率的CMOS图像传感器样品。此外， 三星电子还完成了一款320万象素CMOS传感器的开发，专门用于可拍照手机，并计划明年年初实现该款产品的量产。三星电子表示，500万象素CMOS传感器的性能与相应的CCD传感器相同，但功耗较低，而且价格更有竞争力。

     然而，许多可拍照手机图像处理器模块厂商的业务重点是寻求改进图像质量的方案，而不是追求更高的解像度，其中最重要的改进是把自动对焦镜头集成到图像处理器设计中。可拍照手机CMOS图像处理器解决方案供应商TransChip的自动对焦解决方案基于行业领先的传感器。自动对焦控制功能嵌入传感器中，可灵活地为静态景物提供对焦锁定功能并为摄像提供动态变焦和定点对焦控制功能。

     TransChip的CoderCam TC7730是面向可拍照手机市场的首款全面可编程、含集成动态JPEG压缩功能的200万象素解决方案。CoderCam TC7730具备所有必需的硬件、软件及开发工具，使得手机厂商可以在数天内把这一解决方案集成至手机产品内，而不需数周、数月甚至更长的时间。这进一步加大了CMOS传感器在成本和集成度方面的优势。

      CMOS传感器在继续增加低成本、低功耗和高集成度优势的同时，图像质量也得到了很大程度改善。因此可以预计，CMOS传感器将独领可拍照手机市场风骚。