Технологічне вирівнювання

Досвід виробництва, накопичений за роки розвитку CMOS, дозволив з кожним новим поколінням цих сенсорів істотно знижувати фіксовані і випадкові шуми, що впливають на якість картинки. Ще одне слабке місце CMOS - спотворення, що з'являються при захопленні динамічного зображення в наслідок слабкої чутливості сенсора. У сучасних пристроях їх вдається уникнути, а захоплення зображення без особливих артефактів можливе зі швидкістю 15-30 кадрів / с, і вже 0,3-мегапіксельні CMOS-сенсори фактично були позбавлені від цієї проблеми.

Щоб вийти на новий рівень якості, процес створення CMOS-сенсорів зазнав істотних змін. Раніше їх виготовляли на таких же високошвидкісних лініях, як і, наприклад, мікросхеми пам'яті. Сьогодні зростаюча потреба в більш якісних CMOS змушує розробників переводити виробництво на менш швидкісні спеціалізовані лінії. В результаті вони піднялися в ціні, і в даний час різниця у вартості між CMOS-сенсорами і CCD-матрицями скоротилася до мінімуму.

Однак перемога у конкуренції технологій, швидше за все, лежить у площині зменшення площі пікселя. Для успіху на ринку 1-мегапіксельних рішень для камерофонів (а саме вони обіцяють стати "локомотивом" збуту в найближчі роки, див. діаграму) при діагоналі 1/4 дюйма площа пікселя повинна становити не більше 3 . При всіх зусиллях виробників CMOS задовольнити таким вимогам вони поки не можуть, тому, як вважають експерти, принаймні в 2003 р. в даній ніші буде панувати CCD.

Багато великих виробники компонентів випускають і CMOS-сенсори, і CCD-матриці. Наприклад, Sharp, найбільший в світі постачальник модулів захоплення зображення (і CCD, і CMOS), вважає 2003 епохою справжнього розквіту технології CCD, яка вже зараз в змозі задовольнити потреби розробників 1-1,3-мегапіксельних камерофонів. У 2004 р. компанія планує в три рази збільшити продажі сенсорів і матриць (з 2 до 6 млн. в місяць). Проте панувати на ринку CCD-модулів в наступному році, можливо, буде Sanyo. Зараз вона поставляє 50% всіх CCD-матриць, а вже до весни наступного року планує збільшити продажі з 1 до 5 млн. штук на місяць.

CMOS, CCD чи?..

Розрахунок Toshiba і Mitsubishi Electric, що спеціалізуються на CMOS, полягає у виході на ринок камерофонів тільки до 2005 р., але відразу з 2-мегапіксельним сенсором. За словами представників компаній, їх головна перевага буде полягати в економічності. Щоб гідно конкурувати з ними, творці CCD повинні вирішити головну проблему, закладену в основах технології, - високе енергоспоживання. Якщо користувачі 1-1,3 мегапіксельних пристроїв ще зможуть миритися з малим терміном їх роботи, то зі збільшенням розширення це питання постане гостро. З іншого боку, цілком імовірно, що на той час широким верствам покупців будуть доступні батареї для мобільних пристроїв з набагато більшою, ніж зараз, ємністю - дослідження в даній області ведуться декількома великими корпораціями. Причому, як стверджують представники Sanyo, технологічного потенціалу CCD вистачить на виробництво не тільки 2 -, але і 3-мегапіксельних матриць, які повинні з'явитися вже до 2006 р.

Багато альтернативних розробок на тлі дискусій навколо CMOS і CCD залишаються в тіні, хоча, за попередніми даними, вони легко склали б конкуренцію обом. Беручи до уваги певні недоліки двох базових "фотографічних" технологій, цілком реально припустити й прийдешній вихід на ринок нових стандартів. Одним з таких може стати вже цілком комерційна сьогодні технологія X3 від Foveon. Її підтримує Kodak, яка в недалекому минулому сама працювала над створенням подібної матриці, здатної вловлювати фотони трьох кольорів за рахунок різної довжини хвиль. Однак незабаром компанія була змушена відмовитися від подальших досліджень, вважаючи їх собівартість занадто високою.

Другий претендент на ринок масових пристроїв захоплення зображення - продукт Innotech під назвою VMIS (VoltageModulationImageSensor). Компанія поки не розголошує деталей своєї технології, однак заявляє, що в її основі лежить процес обробки сигналів, схожий з тим, що використовується в CMOS, з усіма його перевагами, включаючи низьке енергоспоживання. При цьому якість зображення можна буде порівняти з CCD. Ліцензію на виробництво VMIS-модулів уже придбала Fujitsu, яка, крім мобільних телефонів, збирається використовувати їх в системах контролю автотрафіку і охоронних відеокамерах.

Рис. Структура використання ПЗЗ-матриць та КМОП-сенсорів.