医疗影像的革命：CMOS图像传感器在医疗领域的广泛应用

与其他具有更高产量和更高成本敏感性的市场相比，图像传感器在医疗影像市场应用有其鲜明的特点：其封装步骤通常由设备制造商控制。

图像传感器技术正逐渐在行业中创造颠覆性力量，从2014年开始，市场发展迅速，行业竞争加剧：韩国和中国出现更多新参与者，成为现有大型企业的潜在障碍，行业完全整合的可能性降低。

图像传感器在医疗影像市场具有多元应用场景：X-ray、内窥镜、分子成像、光学相干断层扫描以及超声成像。

医疗成像设备行业是一个巨大的350亿美元的市场，2016-2022年复合年增长率已达5.5％。

2016年，医疗传感器市场规模3.5亿美元，2016-2022年复合增长率8.3％，到2022年已达6亿美元。

根据应用技术不同，医疗图像传感器可分为CCD， CIS，a-Si FPD（非晶硅薄膜晶体管平面探测器），a-Se FPD（非晶硒薄膜晶体管平板探测器），SiPM（硅光电倍增管）、cMUT（电容微机械超声换能器）和pMUT（压电微机械超声换能器）。

CMOS传感器凭借其在通过更小的像素尺寸获得更高分辨率、降低噪声水平和暗电流以及低成本方面的优越性在医疗影像领域得到越来越广泛的应用，未来市场看涨。

CCD市场保持稳定。医用a-Si FPD因其简单性和大面板内置能力仍应用广泛；SiPM专用于分子成像；cMUT用于超声成像，可提供更高分辨率，更高速度和实时3D成像。

目前，CMOS图像传感器主要应用于X-Ray以及内窥镜领域。

X射线成像的第一次应用是在医疗领域，由Wilhelm于1895年完成。如今，X射线成像技术应用已拓展到工业无损检测（NDT）以及安全领域。但医疗市场仍是X-Ray射线成像的主力应用场景。

X-Ray探测设备市场规模

2018年X射线探测设备市场价值20亿美元，2018-2024年复合年增长率5.9％，预计2024年达到28亿美元。

2018年，医疗领域市值达14.8亿美元，占比约74%，2017-2024年复合增长率4.5%，预计2024年市值达19亿美元。

目前，X射线成像几乎完全基于半导体技术。使用非晶硅（aSi）和CMOS的平板探测器占据了市场的最大份额，其次是硅光电二极管阵列探测器。铟镓锌氧化物（IGZO）平板已于2021年进入市场，直接与aSi和CMOS竞争，但CMOS仍然是主流应用。

2018年，以CMOS X-Ray成像设备市场收入2.45亿美元，预计2024年将增长到5.1亿美元，年复合增长率13%。

内窥镜检查不但能以最少的伤害，达成观察人体内部器官的目的，也能切取组织样本以供切片检查，或取出体内的异物。二十世纪末微创手术的发展进一步促进了内窥镜的应用。

普通电子内窥镜：将微型图像传感器在内窥镜顶部代替光学镜头，通过电缆或光纤传输图像信息。电子内窥镜与光纤内窥镜类似，有角度调节旋钮、充气及冲水孔、钳道孔、吸引孔和活检孔等。

CMOS电子内窥镜：照明光源通过滤色片，变成单色光，单色光通过导光纤维直达电子内窥镜前部，再通过照明镜头照在受检体的器官粘膜。器官粘膜反射光信号至非球面镜头，形成受检部位的光图像，CMOS图像传感器接收光图像，将其转换成电信号，再由信号线传至视频处理系统，经过去噪、储存和再生，显示在监控屏幕上。CMOS电子内窥镜可得到高清晰度图像，无视野黑点弊端，易于获得病变观察区信息。

CIS模块的小型化是其应用于医疗设备的关键，特别是对于较小的柔性视频内窥镜。如喉镜，支气管镜，关节镜，膀胱镜，尿道镜和宫腔镜。

小直径视频内窥镜发展历程

背面照明（BSI）技术成功地提高了CIS模块的灵敏度，使得更小像素成为可能。

新开发的图像传感器封装（如硅通孔（TSV）技术）可最大限度地减少CIS模块所需的占位面积。

微电子器件微装配的进步也促进了CIS的小型化。