CMOS 图像传感器技术发展综述

CMOS 图像传感器技术发展综述
图像传感器主要包括CMOS图像传感器和CCD图像传感器，随着工艺的发展，CMOS图像传感器的性能已经赶上或超越CCD，已经成为相机主流传感器类型，本文将从专利的角度对CMOS图像传感器在半导体领域（IPC分类号为H01L27/146）的专利申请和技术发展进行分析（分析样本以全球专利，合并同族作为一项专利申请）。

1.专利申请趋势
从下图看出，自2000年以来，CMOS图像传感器的专利申请越发活跃，尤其
在2010年以后，随着智能手机的发展和半导体工艺的进步，CMOS图像传感器的专利申请量增长迅速。

2.重要申请人分布
下图反应了该领域的重要申请人，其中索尼占据榜首，有834项专利申请，
韩国东部高科位居第二，韩国三星位于第三。

前十名重要申请人中有4家日本公司：索尼、富士、佳能和东芝，3家韩国公司：东部高科、三星、crosstek，以及美国的豪威科技，中国台湾的台积电，中国大陆的徳淮半导体。

日本和韩国在该领域占据较大优势，中国在该领域还有很大的扩展空间。

3.索尼的技术发展分析
根据Yole的报告，索尼是目前全球第一大CIS供应商，占据了全球50%的份
额，超过第二名三星、第三名豪威科技之和，本节就SONY在CMOS图像传感器在CIS架构方面的专利申请进行分析。

传统的背照式图像传感中，滤色器和光电二极管（PD）之间存在大量的金属连线，阻隔了大量进入到传感器表面的光线，抑制了光电转换效率的提升。

2001年，索尼提出JP3759435专利申请，提出背照式图像传感器（BSI）的架构，将金属连线移到光电二极管PD的背面，光线不再被阻挡，提高了光电转换效率和性噪比。

SONY于2008年推出采用了背照式技术的Exmor R传感器芯片，由于其卓越的性能，这块芯片被ihpone 4s、佳能和松下相机等厂商广泛采用。

2005年，索尼提出堆栈式图像传感器，其将原本与光电二极管同层设置的外围电路移到像素结构的下方，取代了用于背照式图像传感的传统支撑衬底，减小了芯片的面积，提高了像素的占空比，而且采用TSV技术将CMOS电路和光电二极管连接，进一步提高了光电转换效率。

SONY于2012年推出该款芯片，命名为Exmor RS传感器，该款芯片迅速在智能手机上普及。

2012年，索尼提出JP2014099582专利申请，提出三层堆栈式图像传感器，将存储器整合在图像传感器中，极大的提升了图传感器的数据读取速度。

该款芯片于2017年推出，并应用于SONY A9中，连拍速度20fps，极大提升了速度。

索尼专利申请的CPC技术分布主要集中在H01L27/1464背照式图像传感器，H01L27/14627成像器件的微型透镜，H01L27/14627成像器件的互连，H01L27/14621成像器件的滤色器，H01L27/14623光学屏蔽等分支。

4.小结
本文从专利角度对CMOS图像传感器的技术进行分析，分析了全球的专利申
请态势，重点分析了本领域重点申请人的重要专利，能够帮助审查员了解技术发展状况，提高技术素养和站位本领域技术人员的能力，有助于提高审查质量和效率。