現今聲、光、影、音的科技發展已遠超越以往的技術，懂得享受的現代人，不僅要聽見聲音、看到畫面，更要求聲音必須聽起來有臨場感，也要求畫質必須更逼真、清晰、完美。在這個資訊與科技爆漲的世代，由於大量資料的傳遞及網路的迅速竄起，使得影像產品大發利基；未來，當影像檔案也像文書資料檔案一樣被要求快速、精確的擷取、傳輸時，數位影像的擷取與傳輸將變的非常重要，影像感測器也將連帶地一炮而紅。目前，以CCD影像感測器而言，日本的技術台灣仍是望塵莫及，SONY、Sharp、Panasonic穩坐寶位，短期間內產業不會有太大的變化，而CMOS在台灣市場的發展與變化卻是非常值得觀察和研究的！

影像感測器(Image Sensor)除了CCD外，CMOS目前也隨著半導體製程技術的逐漸成熟，良率不斷地提昇，因此，低解析度的數位相機業者有逐漸採用CMOS替代CCD的趨勢。由於CMOS其低成本及系統整合性高的優勢，被視作CCD感測器的替代產品；CCD感測器與CMOS感測器都由矽晶圓製造而成，因此對可見光及近紅外線光譜的感應程度兩者基本上相似。這兩種技術都藉由相同的光電轉換過程，將影像入射光(光)轉換成電壓(電)，如果還需要彩色感測器，再將每個畫素上覆蓋彩色濾光片(R、G、B)即可。

CCD所採取的IC製程技術已發展25年的時間，雖然CCD可以把其他數位相機的功能(例如數位訊號處理、定時邏輯等)整合一起，在技術面可行，但卻沒有經濟效益；實際應用上，其他功能多建在另外的晶片上，因此大多數採用CCD的數位相機有3到8顆的晶片。在未來資訊產品將邁入整合單晶片的趨勢下，就長遠來看，CMOS是未來感測器的主流產品。

市場概況

目前日本市場正值大力促銷數位攝錄影機與330萬畫素以上的數位相機，造成CCD需求大增而短缺，而台灣生產數位相機的業者，有些已考慮採用CMOS來替代CCD，如此將可降低成本並提高產品的競爭力。而且，隨著數位相機價格之下滑，CCD感測器在1999年下半年亦有跌價的趨勢。隨資訊家電(IA)興起，帶動使用者對電子影像輸入的需求，而影像感測器為數位相機、攝影機核心元件，過去一直是CCD的天下，但隨著半導體產業製程的改善，帶動了台灣IC設計公司投入CMOS Sensor的市場。

CMOS產品的應用迅速普及，從數位相機、PC相機、玩具、保全系統、影像電話到指紋辨識器，將來更新的應用也許超乎目前的想像；以CMOS廠商的觀點，誰能取得較多的客戶，誰就是最大的贏家。根據日本富士總研綜合研究所調查，1999年全球CCD感測器出貨量為2,600萬顆，CMOS感測器出貨量為600萬顆，共有3,200萬顆影像感測器，其中攝錄影機用980萬顆、監視攝影機用535萬顆、數位相機用490萬顆、PC Camera用450萬顆。

未來，由於價格、省電及晶片整合度高等因素，CMOS感測器在PC Camera、數位相機等應用範圍將日益增加，2000年亦將超過1,000萬顆，且自2001年起W-CDMA與CDMA-2000行動電話系統開辦後，CMOS在影像通訊系統的應用將大幅提高，預計2005年CMOS的出貨量將遠超過CCD的出貨量達到7,500萬顆的規模，如(圖一)所示。

《圖一　CCD/CMOS感測器全球出貨量預測》

此外，日本電波新聞在1999年五月，根據各影像感測器廠商的產銷統計及預測數字，推算過去及未來兩年內各種影像感測器的生產數量。其中，數位相機用CCD感測器生產量預估將由1998年度的500萬顆，成長到1999年度的700萬顆及2000年度的1,100萬顆；數位相機已成為CCD感測器市場的最大成長動力，而其他應用領域如攝錄影機、監視攝影機的成長率不大，但數位相機出貨量卻年年大幅成長，超過7%的成長率將是未來幾年的目標。

DSC市場規模2000年將達1,000萬台，包括SONY、Panasonic與Sharp等廠商紛推出新款CCD，並提高CCD產量。其中，SONY推出324萬像素的1.8分之一吋彩色CCD，Sharp推出300萬像素的二分之一吋彩色CCD，Panasonic則推出373萬像素的三分之二吋彩色CCD，預計於2000年九月陸續上市。在CCD市場擁有50%市佔率的SONY，1999年度生產量為1,800萬顆，2000年度計劃提高至2,800~3,000萬顆。

由於第3代行動通訊系統於2001年將陸續開辦，CMOS在影像通訊的應用更將大幅提高，CMOS廠商亦陸續投產新產品，例如三菱電機採用CMOS的人造網膜IC，以35毫瓦的低功率獲得極高評價，應用於PC Camera等產品。此外，CIF(352×288像素)尺寸產品亦在開發中，預計於2000年秋季商品化，將應用於指紋對照、影像輸入終端與電子玩具等範疇。

CCD與CMOS的競爭

CCD的發展已超過25年的時間，而CMOS產業卻才剛剛興起，鑒於CMOS在製程與成本等方面的優勢，加上市場應用部份重疊，CMOS立刻在市場上成為CCD的競爭對手，同時，CMOS各家廠商的競爭態勢也隨之展開。然而，CMOS顯像品質與製程良率一再地被要求，在製造成本固定，各家差異不大的情況下，價格低不再是吸引顧客上門的主要原因。

當畫素不斷地提升，人類眼睛已辨別不出兩者解析度的差別，或者在某個小面積的範圍內解析度都可被接受時，CCD由於具有體積大、複雜、高耗電量等缺點，所以CMOS一直都以追隨CCD的畫素品質為目標。CMOS優於CCD的簡單製程不斷地在進步，以中低解析度的數位相機市場而言，CMOS絕對有能力取代CCD市場，但是在高解析度的應用領域仍屬CCD的表現較好，這也是CMOS影像品質的未來努力目標；同樣地，CCD也會以CMOS優越於CCD的表現作為努力改善的依循，影像感測器的市場發展變化仍是難以預料。

影像感測器市場過去一直是CCD的天下，主要的關鍵技術及市場掌握在日本業者手中，隨著多媒體運用不斷擴大，帶動影像感測器的市場需求。但隨著半導體產業製程的改善，國內外IC設計公司也開始投入CMOS Sensor的研發。過去，CMOS Sensor的影像品質很難與CCD競爭，但在1999年上半年，CMOS在類比線路設計技巧、光電二極體製程結構轉化、影像數位化等核心技術的突破性發展，解決了雜訊與明暗感光度的問題，再加上半導體製程技術及封裝技術支援，使得CMOS具有相當大的發展潛力。

CMOS Sensor感測器在功率消耗上比CCD小100倍，CMOS Sensor只需要一組工作電壓，而CCD則需要多組電壓；在隨機選取能力方面，CMOS Sensor感測器具有隨機選取能力，可增加選擇特別視窗作業畫面的移動、旋轉及放大效果處理。另外在製程技術方面，CMOS Sensor製程技術主要在傳統CMOS製程技術之後，經過Mix Mode Layer、Color Filter及Micro Lens技術處理；台灣挾著良好半導體製程技術，廠商發展CMOS Sensor具有優勢。由於CCD在日本發展較早，製程穩定，製程技術困難，進入障礙較高，且關鍵技術掌握在日本人手中，因此台灣廠商不易切入此技術市場。CMOS Sensor在產品影像品質方面主要用於低階像素產品，CCD影像品質方面佔絕大優勢，因此許多數位攝錄影機及高階數位相機仍使用CCD。未來資訊家電產品將朝向輕薄短小、低功率及省電的發展趨勢，CMOS Sensor影像感測器將是未來趨勢。

未來，CMOS Sensor將取代100萬畫素以下CCD市場，而目前35萬畫素數位相機已很少使用CCD感測器。隨著多媒體技術運用面的不斷擴大，將來CMOS的運用將包括PC Camera、行動通訊、手錶、個人數位助理(PDA)，甚至在未來，PC Camera將成電腦標準配備而大量出貨。

影像感測器的應用趨勢

CCD(Charged Coupled Device)於1969年在貝爾實驗室發展成功，之後由日本廠商SONY、Sharp、Panasonic、NEC、Toshiba等公司開始量產。CCD影像感測器主要可分為線型(linear)與面型(area)兩種，其中線型用於影像掃描器及傳真機上，而面型主要用於數位相機(DSC)、攝錄影機、監視攝影機、PC Camera等，廣泛應用於多項影像輸入產品上(表一)。

《表一　國內外CMOS廠商的產銷概況》

未來一、二年內，CMOS感測器在影像品質不足、價格差距有限的情況下，雖然只能在100萬畫素以下的低階數位相機市場中發展，然而在電子玩具、可攜式資訊家電產品(手機、PDA、筆記型電腦等)、視訊攝影機(PC Camera)、影像電話、汽車用感測器、保全用途監視攝影機等領域，CMOS感測器具有很大的發展潛力，因此吸引國內廠商紛紛投入開發。

影像感測器之產品應用的未來發展，經歸納後可分為以下三個領域：

1.在Internet持續發燒的狀態下，PC Camera後市持續看好，加上迎合未來PDA及視訊會議的需求，PC Camera將往Dual-model的機型發展，對消費者有更大的吸引力，困難處可能會發生在Backend Chip─DSP與讀圖像的軟體發展。

2.數位相機的未來發展將會著重於消費性市場的需求，目前數位相機廠商仍以CCD影像感測器為主，同時在中低階數位相機市場中，CMOS替代CCD的趨勢愈來愈明顯。

3.看好2001年陸續開辦的3G行動通訊與影像電話(Screen Phone)的應用市場，且由於行動電話的普及與固網寬頻的龐大商機，將來若結合了影像傳輸的需求，勢必為CMOS感測器的天下。

應用產品

以下將介紹CCD與CMOS影像感測器的幾種應用產品：

數位相機

2000年數位相機市場，日本廠商仍居於首位，而目前台灣業者已開始量產200萬畫素的數位相機。(圖二)是SONY最近發展的Cyber Shot數位相機系列，除了使用Memory Stick記憶卡外，也可以拍攝連續動態畫面。日本業者近來紛紛推出300~400萬高畫素的數位相機，有意將數位相機的主流機種提昇至300萬畫素以上。

《圖二　SONY的Cyber Shot記憶卡式數位相機系列》

PC Camera

至於PC Camera(圖三)、(圖四)的市場，未來將成為PC與筆記型電腦的基本配備，並與其一同出貨，屆時需求量將會相當可觀。CMOS影像感測器就如同人類的眼睛，能夠發揮想像的應用空間還很大，新的產品應用與設計引導著市場變化萬千。

《圖三　普立爾推出Dual mode數位相機》

《圖四　明騰推出的Dual mode數位相機》

將CMOS應用在PC Camera上所花費的成本很低，將來一定會有大量的市場。PC Camera結合低階數位相機的功能，進而發展出所謂Dual Model數位相機，這是CMOS創新應用的另一項新作，也有不少廠商投入，只是在Dual Model Camera比PC Camera功能更強，價格卻又相當之時，PC Camera是否會被取代以及市場會產生怎樣的變化，讓人拭目以待。

PDA(個人數位助理)

Kodak推出PDA專屬的DSC配件，於五月引進適用PalmPilot與IBM等廠牌PDA相容的數位相機PalmPix(圖五)，採用31萬像素CMOS感應器，具備2倍光學變焦，將以商務市場為銷售重點。

《圖五　Kodak推出Palm專用的DSC配件「PalmPix」》

PalmPix外型只有一般數位相機的半邊，大小為83.8mm×55.9mm×28mm，重約45公克，觀景窗採用Palm的TFT-LCD，解析度640×480，能以BMP與JPEG兩種檔案格式儲存。在Palm中，每張640×480影像消耗100K記憶體，所攝影像也儲存在Palm的記憶體中，7.5M的快閃記憶卡最多可儲存251張相片，適用於Palm Ⅲc、Palm Vx及日本IBM的WorkPad與WorkPad c3，但若要與Palm Vx、WorkPad c3搭配使用，必須另購轉接器。

我國廠商在2000年的台北國際電腦展也有多家業者紛紛展出新款的PDA，以爭取國外買主的訂單，其中，神寶PALMAX掌上型電腦PD-500C推出數位相機模組的配備，如(圖六)所示。

《圖六　國產的神寶PALMAX掌上型電腦PD-500C》

影像電話

這樣的應用設計結合了影像電話與PC Camera市場，改善原本影音同時傳輸時聲音傳遞比影像快速的缺點，在網際網路蓬勃發展之際，資料與影像的傳輸變得不可或缺，在目前單向傳輸上，透過Video Phone將可發揮雙向傳輸的功能，應用電腦與Modem透過電話線與Email Address的連接，雙方就可以互通，以電腦的Monitor取代早期影像感測電話的5吋小螢幕；在軟體的設計上，可以搭配應用層面，預先調好、輸入預設值，整個軟體平易近人、操作容易，以利在市場推行時，婦女老少皆適用。

影像電話(圖七)、(圖八)符合寬頻網路的趨勢，不僅可經由普通電話線作影音通話，也可利用ISDN線、 Internet、LAN、Cable Modem、xDSL等寬頻網路來作影像連線。CMOS Image Sensor加上搭配應用的軟體，整套目前市面售價為30美金。

《圖八　達士科技單機型影像電話》