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雖然 NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡正在幫助天文學(xué)家在距地球 150 萬(wàn)公里處拍攝122 兆像素的照片，但該機(jī)構(gòu)的最新相機(jī)僅用 36 像素即可實(shí)現(xiàn)突破性的太空科學(xué)。是的，36 像素，而不是 36 兆像素。

隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，相應(yīng)的芯片產(chǎn)品和行業(yè)也產(chǎn)生了相應(yīng)的新方向。CMOS圖像傳感器是當(dāng)今應(yīng)用最普遍的傳感器之一，在智能手機(jī)、安防監(jiān)控、機(jī)器視覺(jué)、汽車電子及航天、醫(yī)學(xué)以及專業(yè)定制等領(lǐng)域都能看到它的身影。科技在進(jìn)步，市場(chǎng)也日新月異，影響產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的因素不再只是技術(shù)，還包括商業(yè)利益。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，圖像傳感器的應(yīng)用范圍也發(fā)生了變化，需要滿足更多不同的需求。

有一些應(yīng)用是CMOS成像器的強(qiáng)項(xiàng)，另一些則是CCD的優(yōu)勢(shì)。今天駿芯小編整理了圖像傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展，我們也不討論孰強(qiáng)孰弱，只是深入探討一下這兩種圖像傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展情況，以方便大家根據(jù)自身的實(shí)際情況作出正確的選擇。

關(guān)于醫(yī)療領(lǐng)域，CMOS 圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于 X 線、內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)2021 年醫(yī)療領(lǐng)域 CMOS 圖像傳感器全球銷售額為 1.45 億美元，2017-2021 年，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 16.84%。預(yù)計(jì)到 2027年，醫(yī)療 CMOS圖像傳感器全球銷售額將達(dá)到 4.15 億美元，2022-2027 年，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為17.41%。

圖像傳感器應(yīng)用——醫(yī)療影像

與其他具有更高產(chǎn)量和更高成本敏感性的市場(chǎng)相比，圖像傳感器在醫(yī)療影像市場(chǎng)應(yīng)用有其鮮明的特點(diǎn)：其封裝步驟通常由設(shè)備制造商控制。

圖像傳感器技術(shù)正逐漸在行業(yè)中創(chuàng)造顛覆性力量，從2014年開(kāi)始，市場(chǎng)發(fā)展迅速，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇：韓國(guó)和中國(guó)出現(xiàn)更多新參與者，成為現(xiàn)有大型企業(yè)的潛在障礙，行業(yè)完全整合的可能性降低。

圖像傳感器在醫(yī)療影像市場(chǎng)具有多元應(yīng)用場(chǎng)景：X-ray、內(nèi)窺鏡、分子成像、光學(xué)相干斷層掃描以及超聲成像。

醫(yī)療影像——市場(chǎng)規(guī)模

醫(yī)療成像設(shè)備行業(yè)是一個(gè)巨大的350億美元的市場(chǎng)，2016-2022年復(fù)合年增長(zhǎng)率已達(dá)5.5％。

2016年，醫(yī)療傳感器市場(chǎng)規(guī)模3.5億美元，2016-2022年復(fù)合增長(zhǎng)率8.3％，到2022年已達(dá)6億美元。

根據(jù)應(yīng)用技術(shù)不同，醫(yī)療圖像傳感器可分為CCD， CIS，a-Si FPD（非晶硅薄膜晶體管平面探測(cè)器），a-Se FPD（非晶硒薄膜晶體管平板探測(cè)器），SiPM（硅光電倍增管）、cMUT（電容微機(jī)械超聲換能器）和pMUT（壓電微機(jī)械超聲換能器）。

CMOS傳感器憑借其在通過(guò)更小的像素尺寸獲得更高分辨率、降低噪聲水平和暗電流以及低成本方面的優(yōu)越性在醫(yī)療影像領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，未來(lái)市場(chǎng)看漲。

CCD市場(chǎng)保持穩(wěn)定。醫(yī)用a-Si FPD因其簡(jiǎn)單性和大面板內(nèi)置能力仍應(yīng)用廣泛；SiPM專用于分子成像；cMUT用于超聲成像，可提供更高分辨率，更高速度和實(shí)時(shí)3D成像。

目前，CMOS圖像傳感器主要應(yīng)用于X-Ray以及內(nèi)窺鏡領(lǐng)域。

CIS醫(yī)療影像應(yīng)用——X-Ray

X射線成像的第一次應(yīng)用是在醫(yī)療領(lǐng)域，由Wilhelm于1895年完成。如今，X射線成像技術(shù)應(yīng)用已拓展到工業(yè)無(wú)損檢測(cè)（NDT）以及安全領(lǐng)域。但醫(yī)療市場(chǎng)仍是X-Ray射線成像的主力應(yīng)用場(chǎng)景。

X-Ray探測(cè)設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模

2018年X射線探測(cè)設(shè)備市場(chǎng)價(jià)值20億美元，2018-2024年復(fù)合年增長(zhǎng)率5.9％，預(yù)計(jì)2024年達(dá)到28億美元。

2018年，醫(yī)療領(lǐng)域市值達(dá)14.8億美元，占比約74%，2017-2024年復(fù)合增長(zhǎng)率4.5%，預(yù)計(jì)2024年市值達(dá)19億美元。

目前，X射線成像幾乎完全基于半導(dǎo)體技術(shù)。使用非晶硅（aSi）和CMOS的平板探測(cè)器占據(jù)了市場(chǎng)的最大份額，其次是硅光電二極管陣列探測(cè)器。銦鎵鋅氧化物（IGZO）平板已于2021年進(jìn)入市場(chǎng)，直接與aSi和CMOS競(jìng)爭(zhēng)，但CMOS仍然是主流應(yīng)用。

2018年，以CMOS X-Ray成像設(shè)備市場(chǎng)收入2.45億美元，預(yù)計(jì)2024年將增長(zhǎng)到5.1億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率13%。

CIS醫(yī)療市場(chǎng)應(yīng)用——內(nèi)窺鏡

內(nèi)窺鏡檢查不但能以最少的傷害，達(dá)成觀察人體內(nèi)部器官的目的，也能切取組織樣本以供切片檢查，或取出體內(nèi)的異物。二十世紀(jì)末微創(chuàng)手術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了內(nèi)窺鏡的應(yīng)用。

普通電子內(nèi)窺鏡：將微型圖像傳感器在內(nèi)窺鏡頂部代替光學(xué)鏡頭，通過(guò)電纜或光纖傳輸圖像信息。電子內(nèi)窺鏡與光纖內(nèi)窺鏡類似，有角度調(diào)節(jié)旋鈕、充氣及沖水孔、鉗道孔、吸引孔和活檢孔等。

CMOS電子內(nèi)窺鏡：照明光源通過(guò)濾色片，變成單色光，單色光通過(guò)導(dǎo)光纖維直達(dá)電子內(nèi)窺鏡前部，再通過(guò)照明鏡頭照在受檢體的器官粘膜。器官粘膜反射光信號(hào)至非球面鏡頭，形成受檢部位的光圖像，CMOS圖像傳感器接收光圖像，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由信號(hào)線傳至視頻處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)去噪、儲(chǔ)存和再生，顯示在監(jiān)控屏幕上。CMOS電子內(nèi)窺鏡可得到高清晰度圖像，無(wú)視野黑點(diǎn)弊端，易于獲得病變觀察區(qū)信息。

CIS模塊的小型化是其應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的關(guān)鍵，特別是對(duì)于較小的柔性視頻內(nèi)窺鏡。如喉鏡，支氣管鏡，關(guān)節(jié)鏡，膀胱鏡，尿道鏡和宮腔鏡。

小直徑視頻內(nèi)窺鏡發(fā)展歷程

背面照明（BSI）技術(shù)成功地提高了CIS模塊的靈敏度，使得更小像素成為可能。

新開(kāi)發(fā)的圖像傳感器封裝（如硅通孔（TSV）技術(shù)）可最大限度地減少CIS模塊所需的占位面積。

微電子器件微裝配的進(jìn)步也促進(jìn)了CIS的小型化。

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審核編輯 黃宇