Tamil
கேமரா மாட்யூல்களில் CMOS சென்சார்களின் வளர்ச்சி: ஆய்வகத்திலிருந்து தினசரி தொழில்நுட்பத்திற்கு
10.09 துருக
எந்த மின்சாதனக் கடைக்குப் போனால், இன்று நீங்கள் கேமராக்களை காணலாம்—ச்மார்ட்போன்களில், ஆக்சன் கேமர்களில் அல்லது பாதுகாப்பு சாதனங்களில்—ஒரு சிறிய ஆனால் சக்திவாய்ந்த கூறு: CMOS சென்சார். Complementary Metal-Oxide-Semiconductor என்பதற்கான சுருக்கமாக, இந்த சிப் எவ்வாறு நாங்கள் ஒளியை பிடித்து அதை டிஜிட்டல் படங்களில் மாற்றுகிறோம் என்பதை புரட்டியுள்ளதா. ஆனால், இது ஒரு ஆய்வகப் பரிசோதனையிலிருந்து நவீன கேமரா மாட்யூல்கள்இது ஒரு இரவில் நடந்தது அல்ல. CMOS சென்சார்களின் வளர்ச்சியை நாங்கள் பின்தொடர்ந்து, அவை பழைய தொழில்நுட்பங்களை எவ்வாறு முந்தினன, நுகர்வோர் தேவைகளுக்கு எவ்வாறு ஏற்படுத்தினன, மற்றும் படமெடுத்தலின் எதிர்காலத்தை எவ்வாறு வடிவமைத்தன என்பதை ஆராய்வோம்.
1. ஆரம்ப நாட்கள்: CMOS vs. CCD – சென்சார் ஆதிக்கத்திற்கான போராட்டம் (1960கள்–1990கள்)
CMOS மையத்தில் வந்ததற்கு முன், சார்ஜ்-காப்பிள்ட் சாதனங்கள் (CCDs) படமெடுத்தல் உலகத்தில் ஆட்சியிட்டன. 1960களில் பெல் லாப்ஸ் மூலம் உருவாக்கப்பட்ட CCDகள், வெளிச்சத்தை உயர் உணர்வு மற்றும் குறைந்த சத்தத்துடன் மின்சார சிக்னல்களாக மாற்றுவதில் சிறந்தவை—தெளிவான புகைப்படங்களுக்கு முக்கியமானது. பல ஆண்டுகளாக, அவை தொழில்முறை கேமரா, மருத்துவ படமெடுத்தல் மற்றும் ஹப்பிள் போன்ற விண்வெளி தொலைக்காட்சிகள் போன்றவற்றிற்கான முதன்மை தேர்வாக இருந்தன.
CMOS தொழில்நுட்பம், மாறாக, ஒரே நேரத்தில் உருவானது ஆனால் முதலில் “பட்ஜெட் மாற்று” என மறுக்கப்பட்டது. ஆரம்ப CMOS சென்சார்கள் இரண்டு முக்கிய குறைகள் கொண்டிருந்தன: உயர் சத்தம் (இது தானியங்கி படங்களை உருவாக்கியது) மற்றும் கெட்ட ஒளி உணர்வு. CCD களைப் போல, வெளிப்புற சுற்றுச்சூழலை சிக்னல் செயலாக்கத்திற்கு தேவைப்படும், ஆரம்ப CMOS வடிவமைப்புகள் செயலாக்க கூறுகளை நேரடியாக சிப்பில் ஒருங்கிணைத்தன - இது குறைந்த சக்தி உபயோகத்தை வாக்குறுதி அளிக்கும் அம்சமாக இருந்தது ஆனால் வர்த்தகங்கள் உடன் வந்தது. சிப்பில் உள்ள சுற்றுகள் மின்சார இடையூறுகளை உருவாக்கின, படத்தின் தரத்தை அழித்தது, மற்றும் CMOS சென்சார்கள் CCD களின் இயக்க வரம்பை (ஒளி மற்றும் இருண்ட விவரங்களைப் பிடிக்கக்கூடிய திறனை) பொருந்துவதில் சிரமப்பட்டன.
1980களுக்குப் பிறகு, ஆய்வாளர்கள் CMOS இன் திறனை காண ஆரம்பித்தனர். அதன் குறைந்த சக்தி பயன்பாடு மொபைல் சாதனங்களுக்கு ஒரு விளையாட்டு மாற்றமாக இருந்தது - CCD கள், பேட்டரிகளை விரைவில் காலியாக்கும், இதனை வழங்க முடியவில்லை. 1993 இல், டாக்டர் எரிக் ஃபொஸ்ஸம் தலைமையிலான டெக்சாஸ் பல்கலைக்கழகம், ஆஸ்டின் இல் உள்ள ஒரு குழு ஒரு முன்னேற்றத்தை உருவாக்கியது: அவர்கள் "செயல்பாட்டு-பிக்சல் சென்சார்" (APS) வடிவமைப்பை உருவாக்கினர். APS CMOS சிப்பில் உள்ள ஒவ்வொரு பிக்சலுக்கும் ஒரு சிறிய amplifier ஐச் சேர்த்தது, சத்தத்தை குறைத்து உணர்வுத்திறனை அதிகரித்தது. இந்த புதுமை CMOS ஐ ஒரு குறைபாடான கருத்திலிருந்து ஒரு செயல்திறனுள்ள போட்டியாளராக மாற்றியது.
2. 2000கள்: வர்த்தகமயமாக்கல் மற்றும் நுகர்வோர் CMOS இன் உயர்வு
2000களில் CMOS ஆய்வகத்திலிருந்து கடை அலமாரிகளுக்கு மாறியது. இந்த மாற்றத்தை இயக்கிய இரண்டு முக்கிய காரணங்கள்: செலவு மற்றும் டிஜிட்டல் தொழில்நுட்பத்துடன் ஒத்திசைவு.
முதலில், CMOS சென்சார்கள் உற்பத்தியில் மலிவானவை. CCD களைப் போல, குறிப்பிட்ட உற்பத்தி செயல்முறைகளை தேவைப்படுத்தாத CMOS சிப்புகள், கணினி மைக்ரோசிப்புகளை உற்பத்தி செய்யும் அதே தொழிற்சாலைகளைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட முடிந்தது (அந்த காலத்தில் $50 பில்லியன் தொழில்). இந்த அளவீட்டு திறன் விலைகளை குறைத்தது, CMOS ஐ நுகர்வோர் மின்னணு பிராண்ட்களுக்கு அணுகக்கூடியதாக மாற்றியது.
இரண்டாவது, கேமரா மாடுல்கள் சுருக்கமாக்கப்பட்டன - மற்றும் CMOS இதற்கேற்றது. டிஜிட்டல் கேமராக்கள் படக்கோப்புகளை மாற்றியதால், நுகர்வோர்கள் சிறிய, எளிதான சாதனங்களை கோரினர். CMOS இன் ஒருங்கிணைந்த செயலாக்கம் கேமரா மாடுல்களுக்கு கூடுதல் சுற்று பலகைகள் தேவைப்படவில்லை, இதனால் அளவு குறைந்தது. 2000-ல், Canon EOS D30 ஐ வெளியிட்டது, CMOS சென்சரைப் பயன்படுத்தும் முதல் தொழில்முறை DSLR. CMOS DSLR-தரமான படங்களை வழங்க முடியும் என்பதை இது நிரூபித்தது, மற்றும் விரைவில், Nikon மற்றும் Sony போன்ற பிராண்டுகள் இதேபோல் தொடர்ந்தன.
2000-களின் மத்தியத்திற்கு, CMOS நுகர்வோர் கேமராவில் CCD-களை முந்தியது. 2005-ல் சந்தை ஆராய்ச்சி நிறுவனம் IDC வெளியிட்ட ஒரு அறிக்கையில், 70% டிஜிட்டல் கேமராக்கள் CMOS சென்சார்களை பயன்படுத்தின, CCD-க்களுக்கு வெறும் 30% மட்டுமே. அலை மாற்றம் ஏற்பட்டது: CMOS இனி “பட்ஜெட் விருப்பம்” அல்ல—இது புதிய தரநிலை ஆகிவிட்டது.
3. 2010களில்: ஸ்மார்ட்போன் வெள்ளம் – CMOS இன் மிகப்பெரிய இடையூறு
2000களில் CMOS பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படத் தொடங்கியது, 2010களில் இது ஒரு வீட்டு தொழில்நுட்பமாக மாறியது—ஸ்மார்ட்போன்களுக்கு நன்றி. 2007ல் ஆப்பிள் ஐபோனை வெளியிட்ட போது, அதில் 2-மெகாபிக்சல் CMOS சென்சார் இருந்தது, ஆனால் ஆரம்ப ஸ்மார்ட்போன் கேமராக்கள் “சாதாரண புகைப்படங்களுக்கு போதுமான” எனக் கருதப்பட்டன, குறிப்பிட்ட கேமராக்களுக்கு போட்டியாக அல்ல. நுகர்வோர் தங்கள் முதன்மை கேமராக்களாக தொலைபேசிகளைப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியதால், அது விரைவில் மாறியது.
ஸ்மார்ட்போன் தயாரிப்பாளர்கள் சிறிய (மென்மையான சாதனங்களில் பொருந்த) ஆனால் சக்திவாய்ந்த (குறைந்த ஒளியில் உயர் தரமான படங்களை பிடிக்க) CMOS சென்சார்கள் தேவைப்பட்டது. இந்த தேவையால் மூன்று முக்கிய புதுமைகள் உருவானன:
a. பின்புறம் ஒளியூட்டப்பட்ட (BSI) CMOS
பாரம்பரிய CMOS சென்சார்கள் முன்னணி மீது கம்பிகள் உள்ளன, இது சில ஒளியை பிக்சலுக்கு அடைய தடுக்கும். BSI CMOS வடிவமைப்பை மாற்றுகிறது: கம்பிகள் பின்னணி மீது உள்ளன, எனவே அதிக ஒளி பிக்சலுக்கு அடிக்கிறது. இது ஒளி உணர்வை 40% வரை அதிகரித்தது, குறைந்த ஒளியில் புகைப்படங்களை கூர்மையாக மாற்றியது. Sony 2009-ல் BSI CMOS-ஐ அறிமுகப்படுத்தியது, 2012-ல், இது iPhone 5 போன்ற முன்னணி சாதனங்களில் நிலையானதாக இருந்தது.
b. ஸ்டேக்கட் CMOS
ஸ்டாக்கெட் CMOS BSI-ஐ ஒரு படி முன்னேற்றியது. பிக்சல்களுடன் ஒரே அடியில் செயலாக்க சுற்றுகள் வைக்காமல், அது பிக்சல் அடியை தனித்த செயலாக்க அடியின் மேல் அடுக்கியது. இது பெரிய பிக்சல்களுக்கு (மேலும் ஒளியை பிடிக்கும்) மற்றும் வேகமான செயலாக்கத்திற்கு (4K வீடியோ மற்றும் வெடிக்கோல் முறை) இடத்தை விடுவித்தது. சாம்சங் 2014-ல் வெளியிட்ட Galaxy S5 ஸ்டாக்கெட் CMOS-ஐ பயன்படுத்தியது, இன்று, Nearly அனைத்து உயர் தர ஸ்மார்ட்போன்களும் இந்த வடிவமைப்புக்கு நம்பிக்கையளிக்கின்றன.
c. உயர் பிக்சல்கள் மற்றும் இயக்கக் களஞ்சியம்
2010-களின் இறுதியில், CMOS சென்சார்கள் 48 மெகாபிக்சல்களை (MP) அடைந்தன. Xiaomi-ன் 2019 Mi 9 இல் 48MP Sony சென்சர் இருந்தது, மற்றும் Samsung-ன் 108MP சென்சர் (Galaxy S20 Ultra இல் பயன்படுத்தப்பட்டது) விவரத்தின் எல்லைகளை தள்ளியது. சென்சார்கள் கூடுதல் இயக்க வரம்பை மேம்படுத்தின—2000-களில் 8 EV (எக்ஸ்போசர் மதிப்புகள்) இருந்து இன்று 14 EV+ வரை—கேமராக்கள் சூரிய அஸ்தமனங்களை பிடிக்க அனுமதிக்கிறது, ஆகாயத்தை வெள்ளையாக மாற்றாமல் அல்லது முன்னணி பகுதிகளை இருண்டமாக்காமல்.
4. 2020களில் இருந்து தற்போது: AI, IoT மற்றும் அதற்குப் பிறகு CMOS சென்சார்கள்
இன்று, CMOS சென்சார்கள் இனி கேமராக்களுக்கு மட்டுமல்ல—they ஒரு புதிய புத்திசாலித்தனமான தொழில்நுட்பத்தின் காலத்தை இயக்குகின்றன. இவை எவ்வாறு வளர்ந்து கொண்டிருக்கின்றன:
a. AI ஒருங்கிணைப்பு
மாடர்ன் CMOS சென்சார்கள் AI சிப்புகளுடன் இணைந்து நேரத்தில் படங்களை மேம்படுத்துகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, கூகிளின் பிக்சல் 8 50MP CMOS சென்சரை AI உடன் இணைத்து "கணக்கீடு" செய்யும் படங்களை பயன்படுத்துகிறது: இது சத்தத்தை குறைக்கிறது, நிறங்களை சரிசெய்கிறது, மற்றும் நீங்கள் ஷட்டரை அழுத்துவதற்கு முன் மங்கலான படங்களை கூட சரிசெய்கிறது. AI கூட வீடியோவுக்கு பொருள் கண்காணிப்பு மற்றும் பின்னணி சரியாக மங்கும் போர்ட்ரெயிட் முறை போன்ற அம்சங்களை செயல்படுத்துகிறது.
b. IoT மற்றும் பாதுகாப்பு
CMOS சென்சார்கள் IoT சாதனங்களில், ச்மார்ட் கதவுப் பிள்ளைகள் (எடுத்துக்காட்டாக, Ring) மற்றும் குழந்தை கண்காணிப்பாளர்களில் பொருந்தும் அளவிற்கு சிறியவை. அவை இரவு பார்வையுடன் கூடிய பாதுகாப்பு கேமராவில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன - இன்ஃப்ராரெட் (IR) உணர்வுத்திறனைப் பயன்படுத்தி, CMOS சென்சார்கள் முழுமையான இருளில் தெளிவான படங்களைப் பிடிக்க முடியும். 2023-ல், சந்தை ஆராய்ச்சி நிறுவனம் Yole Développement, IoT கேமரா மாடுல்கள் 2028-க்கு முன்னர் CMOS சென்சார் விற்பனையில் 12% ஆண்டு வளர்ச்சியை இயக்கும் என்று தெரிவித்தது.
c. நிச்சயமான பயன்பாடுகளுக்கான சிறப்பு சென்சார்கள்
CMOS சென்சார்கள் குறிப்பிட்ட தொழில்களுக்கு ஏற்ப வடிவமைக்கப்படுகின்றன:
• கார்: தன்னிச்சையான கார்கள் CMOS சென்சார்கள் (என்று அழைக்கப்படும் "பட சென்சார்கள்") பயன்படுத்தி நடைபாதை பயணிகளை, போக்குவரத்து விளக்குகளை மற்றும் பிற வாகனங்களை கண்டறிகின்றன. இந்த சென்சார்கள் வேகமாக நகரும் பொருட்களை பிடிக்க 120 fps வரை உயர் ஃபிரேம் வீதங்களை கொண்டுள்ளன.
• மருத்துவம்: எண்டோஸ்கோப்புகளில் உடலுக்குள் பார்க்க மினியேச்சர் CMOS சென்சார்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மற்றும் உயர் உணர்திறன் சென்சார்கள் எக்ஸ்-ரே மற்றும் MRI படங்களை எடுக்க உதவுகின்றன.
• இடம்: NASA-வின் Perseverance ரோவர், மார்சின் புகைப்படங்களை எடுக்க CMOS சென்சாரைப் பயன்படுத்துகிறது. CCD-களுக்கு மாறாக, CMOS விண்வெளியின் கடுமையான கதிர்வீச்சை எதிர்கொள்ள முடியும், இது ஆராய்ச்சிக்கான சிறந்த தேர்வாக இருக்கிறது.
d. குறைந்த சக்தி, அதிக செயல்திறன்
எதிர்கால சாதனங்கள் புத்திசாலித்தனமாக மாறுவதற்காக, பேட்டரி ஆயுள் முன்னுரிமையாக உள்ளது. புதிய CMOS வடிவமைப்புகள் "குறைந்த சக்தி முறை"களை பயன்படுத்துகின்றன, இது சென்சார் செயல்பாட்டில் இல்லாத போது 30-50% ஆற்றல் பயன்பாட்டை குறைக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, CMOS சென்சார்கள் (இதய அடிக்கொள்ளுதல் கண்காணிப்பு மற்றும் உடற்பயிற்சி கண்காணிப்பு) உடைய புத்திசாலி கடிகாரங்கள் ஒரு ஒற்றை சார்ஜில் நாட்கள் நீடிக்க முடியும்.
5. எதிர்காலம்: கேமரா மாடுல்களில் CMOS க்கான அடுத்தது என்ன?
CMOS சென்சார்களின் வளர்ச்சி மந்தமாகும் எந்த அடையாளங்களும் காட்டவில்லை. கவனிக்க வேண்டிய மூன்று போக்குகள் இங்கே உள்ளன:
a. உலகளாவிய ஷட்டர் CMOS
மிகவும் CMOS சென்சார்கள் “ரொல்லிங் ஷட்டர்” ஐப் பயன்படுத்துகின்றன, இது படங்களை வரி வாரியாகப் பிடிக்கிறது—இதனால் வளைந்த கட்டிடங்கள் போன்ற வளைவுகள் ஏற்படலாம் (எ.கா., வேகமாக நகரும் வீடியோவில்). உலகளாவிய ஷட்டர் CMOS முழு படத்தை ஒரே நேரத்தில் பிடிக்கிறது, இதனால் வளைவுகள் நீக்கப்படுகின்றன. இது ஏற்கனவே தொழில்முறை கேமராவில் (சோனியின் FX6 போன்ற) பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஆனால் இது விலையுயர்ந்தது. செலவுகள் குறைவாகும் போது, உலகளாவிய ஷட்டர் ஸ்மார்ட்போன்களில் வரும், இது செயல்பாட்டு வீடியோ மற்றும் VR உள்ளடக்கத்தை மென்மையாகக் காண உதவும்.
b. பல்வேறு ஸ்பெக்ட்ரல் படங்கள்
எதிர்கால CMOS சென்சார்கள் காட்சியளிக்கும் ஒளியைக் கையாள்வதற்குப் புறமாக, அவர்கள் உலோக ஒளி, அல்ட்ரா வைலெட் (UV), மற்றும் வெப்ப கதிர்வீச்சையும் கண்டறியக்கூடியவை. இது ஸ்மார்ட்போன்களுக்கு வெப்பநிலையை அளவிட (சமைக்கும் அல்லது சுகாதார பரிசோதனைகளுக்காக) அல்லது மங்கலின் வழியாகப் பார்க்க (ஓட்டுவதற்காக) அனுமதிக்கலாம். சாம்சங் மற்றும் சோனி ஏற்கனவே பல்வேறு ஸ்பெக்ட்ரல் CMOS ஐ சோதிக்கின்றன, 2026 ஆம் ஆண்டுக்குள் வர்த்தக சாதனங்கள் எதிர்பார்க்கப்படுகின்றன.
c. சிறிய, மேலும் சக்திவாய்ந்த சென்சார்கள்
மூரின் சட்டம் (சிறிய, வேகமான சிப்புகளை முன்னறிக்கையிடும்) CMOS க்கும் பொருந்துகிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் "நானோபிக்சல்" CMOS சென்சார்களை உருவாக்குகிறார்கள், அங்கு பிக்சல்கள் வெறும் 0.5 மைக்ரோமீட்டர் (μm) அகலமாக உள்ளன (தற்போதைய பிக்சல்கள் 1-2 μm). இந்த சிறிய சென்சார்கள் ஸ்மார்ட் கண்ணாடிகள் மற்றும் தொடர்பு லென்சுகள் போன்ற சாதனங்களில் பொருந்தும், AR/VR மற்றும் சுகாதார கண்காணிப்புக்கு புதிய வாய்ப்புகளை திறக்கிறது.
தீர்வு
ஒரு சத்தமான, கவனிக்கப்படாத மாற்று CCD களுக்கு இருந்து, CMOS சென்சார்கள் நவீன படக்காட்சியின் இயந்திரமாக மாறியுள்ளன. அவற்றின் வளர்ச்சி பயனர் தேவையால் இயக்கப்படுகிறது - சிறிய சாதனங்கள், சிறந்த புகைப்படங்கள் மற்றும் புத்திசாலி தொழில்நுட்பம் - மேலும் இது ஸ்மார்ட்போன்கள், AI மற்றும் IoT இன் வளர்ச்சிக்கு தொடர்புடையது.
இன்று, நீங்கள் உங்கள் தொலைபேசியில் புகைப்படம் எடுக்கும்போது, QR குறியீட்டை ஸ்கேன் செய்யும்போது, அல்லது பாதுகாப்பு கேமராவை சரிபார்க்கும்போது, நீங்கள் CMOS சென்சாரை பயன்படுத்துகிறீர்கள். மற்றும் தொழில்நுட்பம் முன்னேறுவதற்காக, இந்த சிறிய சிப்புகள் என்னால் சாத்தியமானவற்றின் எல்லைகளை தொடர்ந்து தள்ளும் - அது மார்ஸ் ரோவர் செல்ஃபிகளை பிடிப்பதா, சுய இயக்கக் கார்கள் இயக்குவதா, அல்லது நாங்கள் கற்பனை செய்யாத விதங்களில் உலகத்தை காண்பிப்பதா.
வணிகங்களுக்கு கேமரா மாடுல்களை அல்லது நுகர்வோர் தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்குவதில், CMOS போக்குகளை முன்னணி நிலையில் வைத்திருப்பது முக்கியம். சென்சார்கள் புத்திசாலித்தனமாக, சிறியதாக, மற்றும் மேலும் திறமையாக மாறுவதால், அவை எவ்வாறு நாங்கள் டிஜிட்டல் உலகுடன் தொடர்பு கொள்ளுகிறோம் என்பதை உருவாக்கத் தொடரும்—ஒரு பிக்சல் நேரத்தில்.
தொடர்பு
உங்கள் தகவலை விட்டு நாங்கள் உங்களை தொடர்பு கொள்ளுவோம்.
WhatsApp
WeChat