2. 感光度差异：以往的前照式CMOS传感器每个像素包含了放大器与转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积， 在相同像素下，同样大小的传感器尺寸，前照式CMOS的感光度会低于CCD。3. 噪声差异：前照式CMOS传感器的每个感光二极管都需搭配一个放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，前照式CMOS传感器的噪声就会增加很多，从而影响图像品质。
4. 灵敏度差异：前照式CMOS传感器的每个像素由四个晶体管与一个感光二极管构成，使得每个像素的感光区域远小于像素本身的表面积，在像素尺寸相同的情况下，前照式CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。5. 成本差异：前照式CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路集成到传感器芯片中，因而可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个像素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，导致控制CCD传感器的成品率比前照式CMOS传感器困难许多，这也进一步导致CCD传感器的成本会高于前照式CMOS传感器。
6. 功耗差异：前照式CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由晶体管放大输出，但CCD传感器为被动式采集，需外加电压让每个像素中的电荷移动，；故CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外，高驱动电压更使其功耗远高于前照式CMOS 传感器的水平。CCD和CMOS的前景，以及背照式CMOS的诞生正是由于两种传感器处理过程的不同，所以在早期，前照式CMOS传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都比CCD要差，但得益于具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点，特别适合后期开发和技术提升，接下来我们来谈谈前照式CMOS的缺陷已经背照式CMOS的诞生。
1. 前照式CMOS的结构性缺陷CMOS芯片是由好多层结构反复搭建而成的。在传统结构中，自上而下依次为微透镜组（Micro-lens）、彩色滤光镜（Color Filter）、电路层（Wiring Layers）和光电二极管（Photodiodes）。在芯片这种狭小结构中，像元形成了一种类似井的成像结构，叫做“阱”。
这些层叠的金属电路层，会阻挡和反射一部分入射光，等光线到达光电二极管的时候已经被层层盘剥，只剩下70%不到。这个过程学名叫做“量子效率”。而且，这种反射还有可能串扰旁边的像素，发生一种本来应该是蓝光的光子却被绿光二极管接收到了，从而在一定概率上发生颜色失真。↑如上图，一个典型的贝尔滤波CMOS结构。光线经过微透镜组，被滤光镜过滤为红、绿、蓝三种光，穿过很多层狭小的电路层后，分别被自己的光电二极管接收到，从而形成一副彩色画面。
这个由结构产生的问题是，电路占据的面积大，光电二极管占据的面积就小，CMOS实际收集的光线就少，在环境光线不足或者高感光度拍摄时会造成较多的噪声干扰，影响成像素质，所以背照式的CMOS芯片就应运而生。2. 背照式CMOS的基本原理背照式CMOS：英文全称为“Back-Illuminated CMOS”，缩写为“BI CMOS”；或“BackSide Illumination CMOS”，缩写为“BSI CMOS”。
在背照式BSI结构中，光电二极管和电路层的位置发生了调换，自上至下依次为微透镜（Micro-lens）、彩色滤光镜（Color Filter）、光电二极管（Photodiodes）和电路层（Wiring Layers）。↓ 背照式CMOS的结构示意图（来源：东芝官网）背照式CMOS的金属排线层以及光电二极管的位置，同前照式来说刚好相反，光线可以几乎没有阻挡和干扰地被光电二极管捕获，因此光线的利用率极高。
同时没有了遮挡，开口更大，使CMOS拥有更高的灵敏度和信噪比，这一点在低照度环境下表现的尤为突出。2008年6月，日本索尼公司发布了数码相机用背照式CMOS传感器；2009年2月，索尼实现BSI CMOS量产化并注册了Exmor R商标。从此，背照式CMOS正式进入数码领域，并使得索尼在传感器制造上处于绝对领先的地位。
随着技术的发展，后续SONY又推出“堆栈式CMOS”。在索尼CMOS产品中，Exmor表示普通CMOS，Exmor R表示背照式CMOS，Exmor RS表示堆叠式CMOS。随着CMOS技术不断推陈出新，成本较低、传输速度更快、噪声控制与成像素质不断提升，CMOS已形成了对CCD绝对优势。在民用领域，CMOS已基本取代CCD；全球最大的传感器供应商索尼，已于2017年3月停产CCD，改为集中发展和生产CMOS传感器，索尼上一部使用CCD的相机已经要追溯到2010年的A390。
