背照式、前照式、堆栈式CMOS都是什么意思？有什么区别和联系？

科普一下堆栈式、背照式、前照式CMOS的区别和联系。不写太多废话，尽量简单明了。

CMOS传感器放大图像，可以清楚的看到每个像素

前照式与背照式CMOS

传统CMOS都是前照式结构，如上图左边图片所示，其组成结构由上到下依次是：片上透镜、滤光片、金属排线（电路层）、光电二极管以及基板。

背照式结构的CMOS最早出现于2008年，其基本组成与传统CMOS一样，只是排布顺序不一样。如上图右边图片所示，由上到下依次是：片上透镜、滤光片、光电二极管以及基板、金属排线（电路层）。

前照式与背照式CMOS的区别很好理解，一种是电路层位于感光二极管前面，一种是电路层位于感光二极管后面。如上图所示，前照式CMOS的金属电路挡在受光面前面，这样会损失很多光线，真正能够被感光二极管接收和利用的光线只剩70%甚至更少。

很显然，背照式CMOS极大提高了光线利用率，可以提高传感器灵敏度，最明显的改善就是低照度环境下成像质量更高。

这么“简单”的改进，就能明显提高画质，为什么不早这么做呢？

虽然只是结构上的小改动，但这意味着承载光电二极管的基板要非常薄，大概是传统CMOS的百分之一，对生产工艺和技术要求相当高。所以发展到足够的技术水平后，才出现背照式CMOS。2008年的6月，索尼公司正式发布了背照式CMOS传感器。直至今天，手机上采用的几乎都是背照式CMOS。

堆栈式CMOS

堆栈式，也叫堆叠式、积层式。

简单来说可以这么理解：本来像素区域（负责感光）与处理电路（负责处理信号）都在同一晶圆上进行蚀刻，堆叠式是把二者分开了，像素区域在上，处理电路在下，二者堆叠起来“各司其职”，所以叫堆叠式。

堆叠式的好处，最在于“各司其职”。像素部分和电路部分分别独立，像素部分可针对高画质优化，电路部分可针对高性能优化。比如，像素部分直接用65nm制程（可理解为制造精度）足够了，但电路部分用这样的制程就太粗糙了，二者分开以后，电路部分就可以采用更高精度的制程提高信号处理能力。

堆叠式解放了电路的处理能力，才让各种强大而快速地图像处理成为可能，比如高速连拍、8K视频、HDR、视频升格等。

2012年8月下旬，索尼对外发布了世界第一款堆栈式图像传感器，索尼采用的注册商标是“Exmor RS CMOS”。索尼发布Exmor RS CMOS时，推出了三款产品：IMX135（1/3.06英寸，1313万像素）、IMX134（1/4英寸，808万像素）、ISX014（1/4英寸，808万像素）。很明显，这三款产品是适用于手机的传感器。再往后，索尼才推出用于相机的大尺寸堆栈式CMOS。

背照式、前照式、堆栈式区别与联系

背照式、前照式、堆栈式主要是CMOS结构的不同，三者之间没有从属关系。我们可以使用背照式+堆栈式，从而得到性能更好的传感器，而且现在索尼正是这么做的。

总结一下，最应该记住的知识点：

1、背照式相对于前照式，灵敏度高，画质更好。

2、堆栈式主要改进不在于画质，而是信号处理能力。