如今數字影象感測器的應用十分廣泛，除了數碼照相機之外，數碼攝像機、安防攝像探頭、拍照手機等等許多產品也都必須配備CCD或CMOS晶片，而本文僅討論數碼照相機使用的影象感測器。回顧歷史我們會發現一個有趣的現象——在數碼相機問世之初，CCD型影象感測器佔據市場的統治地位，CMOS型影象感測器則被應用於少數中低端產品上，主要原因在於CCD的成像解析度更高、噪聲更小，所得畫質比CMOS出色不少；不過近年來形勢卻發生了變化：CMOS感測器的風頭逐漸蓋過了CCD，由於獲得大部分廠商的支援，市場佔有率不斷攀升。CMOS靠什麼取得逆襲？CMOS和CCD究竟孰優孰劣？這是很多攝影愛好者感興趣的問題。
CCD感測器
CMOS感測器
簡單地看，CMOS的逆襲源於技術的不斷進步，但並不意味著CMOS已在各個方面都超越了CCD；只不過CMOS更能迎合主流廠商的競爭策略、更容易適應大眾消費市場。通俗地講，使用CMOS感測器的數碼相機引數指標可以更好看，在營銷宣傳上可拿出來標榜的賣點更多，因此逐步成為了民用數碼相機市場的寵兒。而在中畫幅相機、數碼後背這類專業領域，CCD感測器的主流地位並沒有受到挑戰；因為從純技術層面而言，CCD晶片所能帶來的最終成畫素質在某些關鍵領域（如色彩表現、曝光寬容度等）依然比CMOS技高一籌；以下兩幅使用CCD相機拍攝的作品就具有一定代表性。
CCD體現出良好的曝光寬容度
CCD體現出濃郁而不失細節的色彩
雖然CCD在民用市場上已不像以前那麼強勢，但目前市售產品中使用CCD感測器的相機仍不在少數，且依然有使用CCD晶片的新產品問世。而從具體產品分析，如今的CCD相機呈現出較為明顯的“兩極分化”趨勢：一方面，小尺寸的CCD晶片被用於一些微型消費類數碼相機上；另一方面，大尺寸的CCD晶片被用於少數發燒級、專業級高階產品內；只有小部分例外。
索尼是目前全球最重要的小尺寸民用數碼相機CCD影象感測器生產廠商，其CCD晶片不僅用於本品牌的DC、DV上，而且還供應給其他影像品牌，因此應用極為廣泛。但近年來，索尼在本領域內的研發側重明顯偏向了CMOS晶片（譬如Exmor R CMOS），這一方面反映出市場對於CMOS感測器的需求相對更大，另一方面也顯現出其技術開發潛力。另外不能不提的是富士——在相當長一段時期內，其SuperCCD技術曾經在業界具有強大的號召力；但在富士推出的新一代DC產品序列中，採用CMOS感測器的比例正在逐步擴大。顯然，在激烈的市場競爭中，為了獲得更高的感光度指標以及全高畫質攝像功能，富士不得不做出棄CCD而用CMOS的妥協。其中主要原因是由於CCD的功耗相對較高，上述兩方面是它相比CMOS最明顯的短板。
富士Super CCD EXR標誌
在一些以成像品質、色彩表現為主要設計訴求的高檔消費類微型相機中，CCD感測器一度是不二之選，譬如市場上仍可以看到的富士的FinePix F85EXR、松下的Lumix LX3/LX5、理光的GX200、佳能的PowerShot G12/S95、尼康的Coolpix P7000/P7100、奧林巴斯XZ-1等機型，它們使用的都是CCD感測器。然而隨著CMOS感測器及影象處理晶片的進步，CCD在這類產品群中的優勢地位也已被動搖。佳能推出的PowerShot S100V一改以往S系列搭載CCD晶片的傳統，使用了一款新設計的CMOS晶片，就是現成的例子。
佳能PowerShot S100V
而供數碼相機使用的大尺寸CCD感測器研發（不包括數碼後背）一度只剩下柯達還在堅持，其產品主要被用於一些貴族品牌及專業產品上；譬如徠卡的S2、新款S、M9、M-E採用的就是柯達的全畫幅CCD，賓得的645D則配備了柯達的中畫幅CCD，這些相機表現出的成像質感、色彩效果等，依然顯示出CCD特有的優勢。2011年年底，柯達宣佈將自己的感測器業務出售給Platinum Equity公司，不久之後柯達即申請破產保護；因此目前只有荷蘭Teledyne DALSA、比利時的CMOSIS等少數公司還在堅持設計製造大尺寸CCD晶片。相比CCD的窘境，CMOS感測器則在各條產品線上全面開花，設計製造數碼相機用CMOS晶片的廠家主要有日本的索尼、佳能、松下，韓國的三星以及美國的OmniVision、Aptina等品牌。
OmniVision的logo及其生產的COMS晶片
CMOS之所以能夠把CCD比下去，有市場方面的因素，也有技術方面的原因；而背照式CMOS的成熟和普及，從某種程度上則加速了CCD市場份額的減退。傳統CMOS的數模轉換器和放大電路放置於光電二極體的上層，而背照式CMOS則對此結構進行了改造——將光電二極體放置在影像感測器晶片的最上層，把COMS感應器必須的數模轉換器及放大電路挪到了晶片的背面。經過這樣的調整後，背照式CMOS在靈敏度指標上有了極大的改善，光線的入射角度和覆蓋面都得到了最佳化，進而大大提升低光照拍攝條件下的對焦能力和畫面品質。需要注意的是，背照式設計在小尺寸感測器上能獲得較為明顯的成像效果改觀，而對本就擁有較充足受光面積的大、中型尺寸感測器則不會有明顯的效果。因此，背照式CMOS雖然還不足以改變大尺寸影象感測器的生態格局，卻會進一步蠶食原本屬於小型CCD感測器的生存空間。
可以說，CMOS與CCD之間的角力，恰恰是近年來數碼影像產業發展趨勢的一個縮影，在追求“四高”（高畫素、高感光度、高畫質攝像、高速連拍）的競爭中，CCD因自身工藝方面的限制逐漸落到了下風。對於CMOS與CCD之優劣、現狀，我們簡單歸納如下：
1、相比CCD晶片，CMOS具有整合度高的優點；加之製造門檻較低、製造工藝成熟、成品率相對較高，因此CMOS的生產、使用成本更低，也更適應消費市場龐大的需求量。
2、CCD晶片目前雖然在色彩、寬容度方面仍具備一定優勢，但隨著技術改良及各類輔助手段的補償（譬如相機內影像處理晶片的作用），使CMOS相機的成像質量不斷得到改善，並在大多數普通消費者可接受範圍內，由此CCD的畫質優勢在某種程度上易被忽略。
3、感光面積的大小也是決定影象品質的一大主要因素，CCD在理論上雖然可以獲得更好的畫質，但如果其對手是一塊比它面積大出許多的CMOS，那麼後者在解析度、影象噪音等方面完全可能比前者表現更優異。
4、在追求高畫素、大畫幅、高感光度、高連拍速度的過程中，使用CMOS比使用CCD更容易取得畫質、功能、效率及成本之間的平衡，因此主流廠商逐漸傾向於重用CMOS。
5、民用CCD感測器工作熱量較高的缺點導致其在高解析度下不適合長時間連續工作，因此在當前高畫質影片功能普遍被廠商、使用者所重視的大背景下，CMOS晶片低功耗和快速資料處理的優勢得以顯現，從而確立並鞏固了自己的市場地位；CCD遭遇冷落也在情理之中。
有人或許會問，既然理論上使用CCD晶片的相機在影象品質、色彩表現方面更有優勢，那麼是不是追求畫質與色彩的消費者就最好選擇CCD相機呢？問題並不那麼簡單，因為具體到器材選購，看似主動權在消費者手中，但實際上消費者卻很被動。一款相機的最終成像效果不僅僅取決於其採用的感測器型別，更與相機鏡頭配置、感測器尺寸、影象處理晶片等諸多因素休慼相關。由於目前CCD感測器應用的兩極分化，使有意購買CCD相機的使用者可選餘地十分有限——要麼是小尺寸的消費類DC，要麼是價格高昂的奢侈品或專業機；而包括數碼單反、單電、微單在內的大部分非專業級可換鏡頭數碼相機大多使用CMOS感測器。目前只有索尼的可換鏡頭數碼相機產品線上還存在著使用CCD的相機（如DSLR-a290、DSLR-a390），它們的定位卻屬於索尼數碼單反中最低端的兩款。
索尼DSLR-a290與a390的官網資訊
CCD在這類產品群內越來越不受待見顯然不是因為這些廠家不知道CCD的優勢，而是因為他們太在意CCD的缺點，因此在激烈的市場競爭中只能選擇主動出擊或被動捲入引數大戰。雖然還有徠卡新一代S、M9、M-E，賓得645D這樣的產品在堅守CCD陣地，但這類相機高昂的售價又不是普通消費者可以承受的，大部分攝影愛好者最終只能選擇撲向CMOS的懷抱。必須承認，高畫素、高感光度、高畫質攝像、高速連拍等等大大豐富了數碼相機的功能、提升了數碼相機的易用性，CMOS晶片在這中間扮演了重要的角色；當數碼相機的市場競爭在某種程度上逐步演變為引數指標大戰的時候，也就註定了CCD現在的命運。至於未來的形勢，由於CCD受制於工藝恐怕難以在某些核心指標上趕超CMOS，因此後者的發展前景明顯更樂觀一些；CCD目前在專業領域所剩無幾的生存空間，今後也極有可能被新一代CMOS搶奪。2012年9月，徠卡釋出了Leica M，這款產品拋棄CCD轉而採用了CMOS，無疑是這一趨勢的典型例證（不過徠卡仍然同步推出了一款採用CCD感測器的Leica M-E）。
使用全畫幅CCD感測器的徠卡M9
寫在文章的最後，據外媒報道，麻省理工學院的科學家發現，石墨烯（Graphene，一種單原子結構碳材料）具有良好的光敏特性，在受光照時會產生電流，可以感應很寬的光線範圍；或許，使用石墨烯製造的器件將在未來代替CCD和CMOS。