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CCD坐稳应用等优势 CMOS有所不及
发布日期：2016-08-19 20:45:09感光元件敏感度高、读出杂讯(readoutnoise)少，也因此主导感光元件产业30余年。
然而，由于CMOS感光元件技术近年大幅升级，强化解析度、读出速度，降低杂讯、价格下降等优势，导致许多感光元件市场区块从转移至CMOS，包括生命科学、消费市场以及监控设备等等。
BAESystems、CMOSIS、Sony等公司纷纷砸下重金投资CMOS技术，并大力行销，现在已有许多4MP以上、超过50fps，而电子读出杂讯少的感光元件。不过，CCD并非毫无用武之地，CCD技术在要求高敏感度与长时间曝光的应用环境下，无非是比较佳选择。
例如活体分子影像(invivoimaging)仰赖微弱的荧光讯号，曝光时间达数分钟甚至数小时，便适合使用CCD感光元件。同样的，需要长时间曝光的天文应用，例如观星也以CCD技术为佳。随着CCD售价持续下降、效能却不变的情况下，可望成为中阶市场热门应用。
若要回应目前市场需求，CCD得改善更大波长范围下的敏感度。传统CCD传感器对于1，100nm以上波长缺乏敏感度，使其无法运用于短波红外线(SWIR)上。
不过，比较新InGaAs传感器使用与CMOS传感器类似的读出原理，在彻底冷却的情况下，可增强1，100nm以上波长的量子效率(quantumefficiency)、减少干涉现象(etaloning)，提升读出速度及敏感度。
另外，近年业界亦有号称敏感度比较佳的电子倍增(ElectronMultiplication;EM)结构CCD元件技术，简称EMCCD。像是e2vTechnologies、德仪(TI)等厂商都推出速度更快、且能提供亚电子(sub-electron)读出杂讯性能的传感器，而安森美半导体(ONSemiconductor)也研发出新型高解析度EMCCD传感器。
PrincetonInstruments近期推出11款高速EMCCD相机，EMCCD传感器透过影像增强器(imageintensifier)，更可改善线性化(linearity)并具单11光子(photon)敏感度，成像速度高达10，000fps。不过，尽管这样的EMCCD具单11光子敏感度，在全解析度之下仍比不上CMOS感光元件的画面更新率。
光谱仪业者HoribaScientific发现，过去光学与成像技术利基市场的需求渐渐增加，目前已在许多领域成为标准。HoribaScientific经理指出，过去常用来作为研究工具与方法的技术，现在已有较11般性的用途，例如品质控管等等。
由于高效率侦测的需求愈来愈大，也愈来愈多人采CCD提供的多工阵列侦查(multiplexingarraydetection)取代传统的单管道侦测器(single-channeldetector)，厂商也挹注大量资源改善动态范围(intrascenicdynamicrange)技术，成为CCD传感器发展的驱力之11。
而若客户要求加快读取时间又不牺牲敏感度，则可采用时间延滞集成(TDI)CCD传感器，这是较早期的CMOS传感器版本无法取代的CCD关键技术。
TDI技术常见于产业与远端感测应用，可在高速成像的条件之下提升讯杂比(Signal-to-NoiseRatio;SNR)。TDI传感器可将不同时间分点的感光讯号集成起来，以达比较佳杂讯效能。
不同厂商用不同方式整合TDI技术与CMOS，有的厂商直接整合CCD光感测元件(photosite)与CMOS影像传感器，而也有厂商会将CCD光感测元件与CMOS读出芯片制程分开，再将CCD与CMOS用3D-IC技术串接起来。
目前，推动CCD感光元件技术应用的市场区块，包括光谱仪(spectroscopy)、超光谱成像(hyperspectralImaging)、生医成像(biomedicalimaging)、显微镜、天文学、量子成像(quantumimaging)、X-ray成像、机器视觉(machinevision)等应用。
综上言之，CCD传感器仍坐稳光谱仪与影像研究应用等优势，虽然相机市场风向转移至CMOS，但是随CCD制作成本降低、技术提升，可望打进11般性中阶市场与利基市场。