介紹
在過去的十年裡，CMOS圖像傳感器(CIS)技術取得了令人矚目的進展，圖像傳感器的性能也得到了極大的改善。自從在手機中引入相機以來，CIS技術取得了巨大的商業成功。
包括科學家和市場營銷專家在内的許多人，早在15年前就預言，CMOS圖像傳感器将完全取代CCD成像設備，就像20世紀80年代中期CCD設備取代了視頻采集管一樣。盡管CMOS在成像領域占有牢固的地位，但它并沒有完全取代CCD設備。nn另一方面，對CMOS技術的驅動極大地提升了整個成像市場。CMOS圖像傳感器不僅創建了新的産品應用程序，而且還提高了CCD成像設備的性能。本文介紹了CMOS圖像傳感器技術中最先進的技術，并對未來的發展前景進行了展望。
顯然，人們如此看好CMOS圖像轉換器的成長前景是基于這樣一個事實，即：與壟斷該領域長達30多年的CCD技術相比，它能夠更好地滿足用戶對各種應用中新型圖像傳感器不斷提升的品質要求，如更加靈活的圖像捕獲、更高的靈敏度、更寬的動态範圍、更高的分辨率、更低的功耗以及更加優良的系統集成等。
CCD和CMOS使用相同的光敏材料，受光後産生電子的原理相同，具有相同的靈敏度和光譜特性，但是電荷讀取的過程不同。
此外，CMOS圖像轉換器還造就了一些迄今為止尚不能以經濟的方式來實現的新穎應用。另外，還有一些有利于CMOS傳感器的“軟”标準在起作用，包括：應用支持、抗輻射性、快門類型、開窗口和光譜複蓋率等。不過，這種區别稍帶幾分任意性，因為這些标準的重要程度将由于應用的不同（消費、工業或汽車）而發生變化。
細節表現中所面臨的難題
就像我們從模拟攝影所獲知的那樣，拍攝一幅完整場景的照片是一件相當普通的事情，照相手機同樣如此。但是，對于工業或汽車應用來說，情況就大不一樣了：有些場合并不需要很高的全幀數據速率。比如，在監控攝像機中，隻要能夠發現一幅場景中出現的變化（因為這種變化可能預示着某種可疑情況），那麼分辨率低一點也是完全可以接受的。
在此基礎之上才需要借助全分辨率來采集更多的細節信息。跟着發生的動作将隻在攝像機視場的某一部分當中進行播放，而且，在所捕獲的場景中，隻有這一部分才是監控人員所關注的。對于隻提供全幀圖像的CCD圖像傳感器而言，隻有采用一個分離的評估電路才能夠提供兩個觀測角度，這意味着處理時間和成本的增加。然而，CMOS圖像傳感器的工作原理則與RAM相似，所有的存儲位均可單獨讀出。
CMOS傳感器的二次采樣雖然提供了較低的分辨率，但是幀速率較高；而開窗口則允許随機選擇一塊感興趣的區域。
優勢
最新CMOS傳感器獲得廣泛應用的一個前提是其所擁有的較高靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。像素靈敏度的一個衡量尺度是填充因子（感光面積與整個像素面積之比）與量子效率（由轟擊屏幕的光子所生成的電子的數量）的乘積。
CCD傳感器因其技術的固有特性而擁有一個很大的填充因子。而在CMOS圖像傳感器中，為了實現堪與CCD轉換器相媲美的噪聲指标和靈敏度水平，人們給CMOS圖像傳感器裝配上了有源像素傳感器（APS），并且導緻填充因子降低，原因是像素表面相當大的一部分面積被放大器晶體管所占用，留給光電二極管的可用空間較小。
所以，當今CMOS傳感器的一個重要的開發目标就是擴大填充因子。賽普拉斯（FillFactory）通過其獲得專利授權的一項技術，可以大幅度地提高填充因子，這種技術可以把一顆标準CMOS矽芯片最大的一部分面積變為一塊感光區域。随着像素尺寸的變小，提高填充因子所來越困難，目前最流行的技術是從傳統的前感光式（FSI，Front Side Illumination）變為背部感光式（BSI，Back Side Illumination），放大器等晶體管以及互聯電路置于背部，前部全部留給光電二極管，這樣就實現了100%的填充因子（如右側示意圖所示）。
另外，對于一個典型的工業用圖象傳感器而言，由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的，因此擁有較大的動态範圍将是十分有益的。CMOS圖像傳感器通過多斜率操作實現了這一目标：轉換曲線由傾度不同的直線部分所組成，它們共同形成了一個非線性特征曲線。
因此，一幅場景的黑暗部分有可能占據集成模拟-數字轉換器轉換範圍的很大一部分：轉換特征曲線在這裡最為陡峭，以實現高靈敏度和對比度。特征曲線上半部分的平整化将在圖像的明亮部分捕獲幾個數量級的過度曝光，并以一個更加細緻的标度來表現它們。采用多斜率的方式來運作LUPA-4000将使高達90dB的光動态範圍與一個10位A/D轉換範圍相匹配。
具有VGA分辨率的IM-001系列CMOS圖像傳感器在此基礎上更進一步；它們是專為汽車應用而設計的。其像素由光電二極管組成，可提供高達120dB的自适應動态範圍。面向汽車應用的ACM 100相機模塊就采用了這些傳感器，這種相機模塊據稱是同類産品中率先面市的全集成化相機解決方案：該視覺解決方案被看作是面向駕駛者保護、防撞、夜視支持和輪胎跟蹤導向的未來汽車安全系統的關鍵元件。
此外，對于獨立于電網的便攜式應用而言，以低功耗特性而着稱的CMOS技術還具有一個明顯的優勢：CMOS圖像傳感器是針對5V和3.3V電源電壓而設計的。
而CCD芯片則需要大約12V的電源電壓，因此不得不采用一個電壓轉換器，從而導緻功耗增加。在總功耗方面，把控制和系統功能集成到CMOS傳感器中将帶來另一個好處：它去除了與其他半導體元件的所有外部連接線。其高功耗的驅動器如今已遭棄用，這是因為在芯片内部進行通信所消耗的能量要比通過PCB或襯底的外部實現方式低得多。
光譜靈敏
在現代CMOS圖像傳感器中，一個重要的發展趨勢是其光譜靈敏度擴展到了近紅外區NIR（至約1,100nm的波長）。配備了IM-001 CMOS圖像傳感器的汽車應用将改善霧穿透力和夜視能力。由于工業圖像捕獲技術開始運用更多波長位于NIR之中的光源，而且生物技術也在利用該光譜區域中的有趣現象，因此，新開發的IBIS 5-AE-1300傳感器具有700～900nm的NIR靈敏度。
在面向消費應用的圖像捕獲技術中，另一個發展趨勢是繼續提高分辨率。到2005年年中，70%左右的手機相機已具有VGA格式分辨率（640×480像素）；但随後的2006年，幾百萬像素的傳感器就将占領50%的市場份額，而到2008年，其市場占有率預計将進一步攀升至90%以上。
為此，賽普拉斯公司開發了一種用于蜂窩電話的300萬像素圖像傳感器，該産品采用了Autobrite技術，可進行12位模拟/數字轉換，并提供了72dB的寬廣動态範圍，而市面上的10位模拟/數字轉換器的動态範圍僅為60dB。逐行掃描模式中的幀速率高達30幀/秒，因而可錄制實況視頻節目。
在工業和商業領域中，這種發展趨勢也很明顯：賽普拉斯已推出一款用于Kodak數碼相機的1,300萬像素/35mm圖像傳感器，另外，660萬像素的IBIS 4-6600傳感器正在一種面向弱視人群的自動閱讀輔助裝置中證明自己的卓越品質－－它可在一幅完整的标準A4頁面上提供出色的分辨率。
憑借技術實現系統集成由于蜂窩電話、數碼相機、MP3播放機和PDA等傳統分離型功能設備的加速數字融合（即成為一部緊湊的消費型電子産品），導緻人們越來越希望至少具有部分自主性的子系統能夠在一部設備中提供極為寬泛的功能。這種趨勢還将對專業測量技術産生影響：利用包含一個數碼相機、PDA用戶接口和WLAN聯網能力的便攜式檢驗工具，光測試和監視的應用範圍将得到有效的拓展。作為一種平台技術，CMOS符合這一發展潮流：CCD圖像轉換器仍然需要采用外部邏輯電路來實現控制和模拟/數字轉換功能，而CMOS标準邏輯器件則能夠把傳感器、控制器、轉換器和評估邏輯電路等全部集成到一塊芯片之中。
一個典型的例子如專門針對要求苛刻的消費應用而制作的CYIWCSC1300AA芯片的圖像捕獲電路。它基于130萬像素圖像傳感器CYIWOSC1300AA和一個用于提供誤差插補、黑電平調整、透鏡校正、信号互串校正、彩色馬賽克修補、彩色校正、自動曝光、噪聲抑制、特效和γ校正等等諸多功能的附加信号處理器。集成更多的系統功能（一直到自主型光電傳感器系統）是可行的，這主要取決于諸如市場容量和開發成本等經濟目标和限制因素。
IMS Research公司的資深市場分析家John Morse指出：“工業圖像處理市場的變化非常快，不光是在技術層面上，而且還涉及近期發生的制造商合并事件。我們認為這種趨勢還将繼續下去。”果真如此，那麼這同樣适用于賽普拉斯公司：通過收購MIT（美國麻省理工學院）于1999年成立的SMal Camera Technologies公司，賽普拉斯已将其業務觸角延伸到了消費和汽車領域；而兼并FillFactory（這是一家于1999年從總部位于比利時Leuven的著名歐洲微電子和納米技術研究中心IMEC抽資脫離而成的公司）則使賽普拉斯進一步跻身工業領域。
CMOS圖像傳感器市場正在蓬勃發展之中，即将成為一個大規模市場。它在很大程度上仍然依賴于客戶專用設計來滿足規格和系統集成方面的一組定制要求。不過，它将越來越多地提供通用的标準解決方案。分辨率、幀速率和靈敏度的提高以及成本的下降正使其應用領域不斷地擴大。要的一環。
分類
CMOS傳感器按為像素結構分被動式與主動式兩種。
被動式像素結構
被動式像素結構（PassivePixelSensor，簡稱PPS）,又叫無源式。它由一個反向偏置的光敏二極管和一個開關管構成。光敏二極管本質上是一個由P型半導體和N型半導體組成的PN結，它可等效為一個反向偏置的二極管和一個MOS電容并聯。當開關管開啟時,光敏二極管與垂直的列線（Columnbus）連通。位于列線末端的電荷積分放大器讀出電路(Chargeintegratingamplifier)保持列線電壓為一常數,當光敏二極管存貯的信号電荷被讀出時,其電壓被複位到列線電壓水平,與此同時,與光信号成正比的電荷由電荷積分放大器轉換為電荷輸出。
主動式像素結構
主動式像素結構
(ActivePixelSensor.簡稱APS),又叫有源式，幾乎在CMOSPPS像素結構發明的同時,人們很快認識到在像素内引入緩沖器或放大器可以改善像素的性能,在CMOSAPS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶體管減少了像素元件的有效表面積,降低了“封裝密度”,使40%～50%的入射光被反射。這種傳感器的另一個問題是,如何使傳感器的多通道放大器之間有較好的匹配,這可以通過降低殘餘水平的固定圖形噪聲較好地實現。由于CMOSAPS像素内的每個放大器僅在此讀出期間被激發,所以CMOSAPS的功耗比CCD圖像傳感器的還小。
填充因數與量子效率
這填充因數（FillFactor）,又叫充滿因數,它指像素上的光電二極管相對于像素表面的大小。量子效率(quantunefficiency)是指一個像素被光子撞擊後實際和理論最大值電子數的歸一化值。被動式像素結構的電荷填充因數通常可達到70%,因此量子效率高。但光電二極管積累的電荷通常很小，很易受到雜波幹擾。再說像素内部又沒有信号放大器，隻依賴垂直總線終端放大器，因而讀出的信号雜波很大，其S/N比低，更因不同位置的像素雜波大小不一樣（固定圖形噪波FPN）而影響整個圖像的質量。而主動性像素結構與被動式相比，它在每個像素處增加了一個放大器，可以将光電二極管積累的電荷轉換成電壓進行放大，大大提高了S/N比，從而提高了傳輸過程中抗幹擾的能力。但由于放大器占據了過多的像素面積，因而它的填充因數相對較低，一般在25%-35%之間。
CMOS與CCD的區别
影響因素
1.噪聲
這是影響CMOS傳感器性能的首要問題。這種噪聲包括固定圖形噪聲FPN(Fixed pattern noise）、暗電流噪聲、熱噪聲等。固定圖形噪聲産生的原因是一束同樣的光照射到兩個不同的象素上産生的輸出信号不完全相同。噪聲正是這樣被引入的。對付固定圖形噪聲可以應用雙采樣或相關雙采樣技術。具體地說來有點像在設計模拟放大器時引入差分對來抑制共模噪聲。雙采樣是先讀出光照産生的電荷積分信号，暫存然後對象素單元進行複位，再讀取此象素單元地輸出信号。兩者相減得出圖像信号。兩種采樣均能有效抑制固定圖形噪聲。另外，相關雙采樣需要臨時存儲單元，随着象素地增加，存儲單元也要增加。
2. 暗電流
物理器件不可能是理想的，如同亞阈值效應一樣，由于雜質、受熱等其他原因的影響，即使沒有光照射到象素，象素單元也會産生電荷，這些電荷産生了暗電流。暗電流與光照産生的電荷很難進行區分。暗電流在像素陣列各處也不完全相同，它會導緻固定圖形噪聲。對于含有積分功能的像素單元來說，暗電流所造成的固定圖形噪聲與積分時間成正比。暗電流的産生也是一個随機過程，它是散彈噪聲的一個來源。
因此，熱噪聲元件所産生的暗電流大小等于像素單元中的暗電流電子數的平方根。當長時間的積分單元被采用時，這種類型的噪聲就變成了影響圖像信号質量的主要因素，對于昏暗物體，長時間的積分是必要的，并且像素單元電容容量是有限的，于是暗電流電子的積累限制了積分的最長時間。
為減少暗電流對圖像信号的影響，首先可以采取降溫手段。但是，僅對芯片降溫是遠遠不夠的，由暗電流産生的固定圖形噪聲不能完全通過雙采樣克服。現在采用的有效的方法是從已獲得的圖像信号中減去參考暗電流信号。
3.像素的飽和與溢出模糊
類似于放大器由于線性區的範圍有限而存在一個輸入上限，對于CMOS圖像傳感芯片來說，它也有一個輸入的上限。輸入光信号若超過此上限，像素單元将飽和而不能進行光電轉換。對于含有積分功能的像素單元來說，此上限由光電子積分單元的容量大小決定：對于不含積分功能的像素單元，該上限由流過光電二極管或三極管的最大電流決定。
在輸入光信号飽和時，溢出模糊就發生了。溢出模糊是由于像素單元的光電子飽和進而流出到鄰近的像素單元上。溢出模糊反映到圖像上就是一片特别亮的區域。這有些類似于照片上的曝光過度。溢出模糊可通過在像素單元内加入自動洩放管來克服，洩放管可以有效地将過剩電荷排出。但是，這隻是限制了溢出，卻不能使象素能真實還原出圖像了。
圖像
采集方式為主動式，感光二極管所産生的電荷會直接由晶體管放大輸出，但CCD傳感器為被動式采集，需外加電壓讓每個象素中的電荷移動，而此外加電壓通常需要達到12~18V；因此，CCD傳感器除了在電源管理電路設計上的難度更高之外(需外加powerIC)，高驅動電壓更使其功耗遠高于CMOS傳感器的水平。
舉例來說，OmniVision推出的OV7640(1/4英寸、VGA)，在30fps的速度下運行，功耗僅為40mW；而緻力于低功耗CCD傳感器的Sanyo公司推出的1/7英寸、CIF等級的産品，其功耗卻仍保持在90mW以上。因此CCD發熱量比CMOS大，不能長時間在陽光下工作。綜上所述，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。
不過，随着CCD與CMOS傳感器技術的進步，兩者的差異有逐漸縮小的态勢，例如，CCD傳感器一直在功耗上作改進，以應用于移動通信市場(這方面的代表業者為Sanyo)；CMOS傳感器則在改善分辨率與靈敏度方面的不足，以應用于更高端的圖像産品。
主要CMOS廠商
投入CMOS研發、生産的廠商較多，美國有30多家，歐洲7家，日本約8家，韓國1家，台灣有8家。而居全球翹楚地位的廠商是Agilent(HP)，其市場占有率51%、ST(VLSIVision)占16%、OmniVision占13%、現代占8%、Photobit約占5%，這五家合計市占率達93%。
SonySony是全球CCD傳感器第一大廠，也是第一家投入12英寸晶圓、推出600萬象素CCD的公司，Sony約有30~40%的CCD傳感器供自有品牌産品使用，其它則賣給Canon、Sanyo、Casio、以及台灣的新虹、普利爾、诠訊(與台灣佳能合并)等廠商。Sony的産品技術藍圖顯示，2003年除了800萬象素的ICX456外，并無其它微縮工藝的産品問世。産品尺寸将大緻保持現有水平，取而代之的是強化攝影功能與支持progressivescan(連續式掃描)，例如500萬象素的ICX455/465、330萬象素的ICX451/481、以及210萬象素的ICX461等，令高端産品也能達到30fps以上的數據傳送速率。
高端産品的大部分市場仍被Sony占據，再加上市場仍處于供不應求的局面，公司并未急于做降低成本的動作，不過，一旦Sony最先進的工藝(象素尺寸2.6~2.8mm)達到成熟階段(成品率超過50%)，該公司勢必近一步将此工藝應用到其它産品上(目前仍隻有1/1.8英寸、500萬象素産品使用此工藝)，屆時可能會有1/2.7英寸、400萬象素産品問世。OmniVisionOmniVision成立于1995年(以下簡稱OV)，2002年6月領先其它同業率先推出210萬象素的OV2610震驚市場，雖然目前采用此傳感器量産的産品并不多，但這已說明CMOS傳感器可以開始進入原本屬于CCD傳感器的中高端數碼相機市場；OV的數據顯示，目前已有天瀚、明、鴻友等台灣商家開始采用該公司的OV2610。
展望2003年，OV将在1季度~2季度之間推出330萬象素、1/2英寸的産品，采TSMC0.18mm工藝生産，再次拓展CMOS傳感器的應用範圍。在移動電話市場上，CMOS模組的攝相模塊已經成為移動通訊應用的最大量産品。在低功耗産品方面，OV也在2002年12巒瞥隽薕V7640，可以在2.5V的環境下運行，為目前VGA産品中功耗最低的芯片。而在2003年新規劃的産品方面，OV計劃在下半年推出130萬象素、1/4英寸，以及VGA、1/7英寸的産品，希望在CCD廠家推出低功耗的130萬素産品之前，先行搶占市場先機。
Agilent
Agilent主要的産品為第二代的CIF（352*288）HDCS-1020和第二代的VGA（640*480）HDCS-2020，主要應用在數碼相機、行動電話、PDA、PCCamera等新興的資訊家電産品之中，此外Agilent在2000年另一成功策略是和Logitech與Microsoft這兩家公司策略聯盟，打入了光學鼠标産品領域，但是這是非常低階的CMOS産品，而且不是為了捕捉影像，所以在做影像感測器的全球統計時并未将此數量一并加入，但是此舉可看出Agilent以CMOS技術為基礎進軍光學元件的規劃意圖。
Photobit
Photobit在2000年獲得較大成功。2001年Photobit率先研發出PB-0330産品型号的CMOS圖像傳感器，此産品特色具備單一晶片邏輯轉數位的變頻器，它是第二代1/4寸的VGA（640x480），同時也推出PB-0111産品型号的CMOS影像感測器，是第二代1/5寸的CIF（352x288）。Photobit推出這兩種産品主要針對數碼相機和PCCamera這些近年來蓬勃發展的數位化産品，和OmniVisionCIF（352x288）定位在行動電話市場上有所區隔，其推出CIF（352x288）和VGA（640x480）這兩種不同解析程度的影像感測器，行銷範圍意圖含蓋低階和中高階市場。panavision高品質工業CMOS圖像傳感器，主要産品DYNAMAX-11。
這顆新的傳感器含有的全局電子曝光快門技術，極大地改善了工業成像在室内和室外的應用。這顆新發布的DYNAMAX-11圖像傳感器适合用于機器視覺、安防監控、智能交通、生命科學、生物醫療、科學影像、高清錄像、電視廣播等工業成像領域。這顆新發布的DYNAMAX-11圖像傳感器含有320萬像素，像素大小為5.0µm×5.0µm。
其它公司
最具特色的是Sanyo，該公司緻力于改善CCD傳感器的功耗，以相機電話為主要應用目标，之前J-Phone率先推出的SharpJ-SHxx系列便是采用Sanyo的CIF級CCD傳感器，Sharp、Toshiba等手機廠家也計劃在02年4季度~03年1季度之間陸續引入Sanyo的VGA産品。Matsushita、Sharp的産品規劃與Sony相差不多，主要差異在于Matsushita準備推出更小的400萬象素(1/2.7英寸)與130萬象素(1/4英寸)産品。
發展前景
專家們認為，21世紀初全球CMOS圖像傳感器市場将在PC攝像機、移動通信市場、數碼相機、攝像機市場市場等領域獲得大幅度增長，在未來的幾年時間内，在130萬像素至200萬像素之下的産品中，将開始以CMOS傳感器為主流。以小型化和低功耗CMOS圖像傳感器為核心的攝像機正在成為消費類産品的主流，上述領域将為圖像傳感器市場帶來巨大發展。
業界動态
業界動态
2009年8月28日，索尼秋季數碼影像新品發布會在北京隆重舉行，索尼宣布在三條産品線推出共十款數碼影像新品。其中 DSC-TX1和DSC-WX1首次應用了新型影像傳感器Exmor R CMOS影像傳感器，它采用先進的背照射技術，其對光線的靈敏度比傳統的CMOS影像傳感器提高了約2倍，大幅提升了拍攝畫質，得到明亮畫面的同時更好地降噪，使得在低照度條件下仍然可以獲得細節豐富的照片，造就卓越的夜間拍攝性能。
該傳感器具備1020萬有效像素，支持從ISO100~ISO3200的感光度範圍，并支持720p的高畫質動态影像視頻拍攝。性能強大的Exmor R MOS配合BIONZ影像處理器，可以快速準确地處理海量信息，使DSC TX1和WX1具備了手持夜景模式、全景拍攝、動作防抖和每秒最高約10張。
三星電子公司提高CMOS傳感器靈敏度的背面照射（BSI：backside illumination）技術達到了實用化水平，2010年将批量生産産品。三家大型CMOS傳感器公司均将在2010年開始量産采用背面照射技術的 CMOS傳感器（BSI型CMOS傳感器）。
三星在工藝技術方面将采用适于降低成本的方法。之所以着手從事BSI技術，是因為通過提高靈敏度能夠維持相同的靈敏度同時縮小像素間距。據該公司估算，1.4μm間距的BSI型能夠獲得與基于現有技術的FSI（Front Side Illumination）型1.75μm間距産品相同的畫質。同一像素間距，BSI型的靈敏度可以比FIS型高30%。三星為在今後量産1.1μm間距産品等間距更小的元件，将增加BSI型的比例。
該公司計劃把2010年首批量産的BSI型CMOS傳感器做成支持1460萬像素和30幀/秒的元件。預計将配備于數碼相機、數碼攝像機及高端手機等設備上
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發展趨勢
傳感器架構可由兩分式、四分式或一個像素陣列組成。輸出可為并行模拟輸出，或一個10位數字輸出或數字串行LVDS輸出。每個輸出可高達每秒5,000萬次的采樣速度，這樣就能實現每秒55億像素的吞吐量。迄今為止，該圖像傳感器是具有最高連續像素吞吐量的一款。圖像質量至少達到10位精度，因此攝像頭數字化之後，數據吞吐量可為每秒55Gbit。這樣高速的應用通常需要6個電晶體快照像素，且需要較高的靈敏度和動态範圍。
圖像傳感器的靈敏度很大程度上取決于像素尺寸，而大的像素尺寸就需要大面積特定應用的定制圖像傳感器。内部多路複用技術可支持更高幀速率的随機窗口。如果将窗口大小縮至較小的ROI（圈選目标區域），那麼最快速度器件的幀速率可達每秒170,000幀。大多數傳感器都采用0.25工藝。
目前，CMOS是高速成像所青睐的技術。在當前市場中，我們可以發現高速圖像傳感器有三大發展趨勢，一是向極高速方向發展，二是向片上特性集成方向發展，三是向通用高速圖像傳感器方向發展。
分辨率和幀速率相結合，發揮着重要的作用。目前，我們可以推出1024×1024像素的圖像傳感器，工作速度達到每秒5,000個全幀。如果模數轉換為10位的話，那麼這就是說攝像頭上的總數據速率可達每秒55Gbit。為了實現傳感器上極高的數據速率和高圖像質量，尤其是對這種高敏感度的應用而言，我們不僅要設計出正确的電子線路，還要确保整個線路布局實現良好的平衡性。這就是說，電源線路應實現極佳的分布，而且布局中每個線路節點的所有光學和雜散光靈敏反應都應得到很好的控制。并需要采用低功耗模塊設計，以确保滿足整體功耗要求。
高速成像領域還有另一種趨勢，就是把高速ADC、時序發生器、LVDS發射器和校正算法的片上集成趨勢。這種圖像傳感器通常在速度和靈敏度方面不如上述圖像傳感器，但在易用性和系統集成功能方面頗有長處。目前市場上新興的第三種圖像傳感器就是通用高速圖像傳感器。具有模拟輸出或不具有時序發生器功能的老式（簡單式）通用圖像傳感器正在被速度更快、更複雜的圖像傳感器所取代。這種新型圖像傳感器使我們能在較短時間内就設計出通用高速攝像頭。
