EMCCD的出現(xiàn)曾是一場技術(shù)革命，它通過降低讀出噪聲來大幅提高相機(jī)的靈敏度，或者更準(zhǔn)確地說是通過放大信號使讀出噪聲相對變小，在單分子級別的極弱光應(yīng)用中備受推崇。
早在1990年代初，e2V（現(xiàn)在的Teledyne e2V）和德州儀器（TI）就推出了EMCCD的第一代技術(shù)，但這項技術(shù)直到1990年代末才最終取得實質(zhì)性進(jìn)展。其中512x512分辨率、16μm像元以及背照式設(shè)計方案逐漸成為EMCCD的主流技術(shù)方案，并在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。
16μm像元在顯微鏡下收集到的信號是當(dāng)時主流CCD（Sony ICX285芯片）的6倍，再加上背照式的設(shè)計帶來的量子效率提升，使得EMCCD即使不用EM增益放大，靈敏度仍是CCD的7倍。
除了像素大小和背照式帶來的靈敏度大幅提升，讀出噪聲降至1個電子以下也是EMCCD崛起的關(guān)鍵，這使得它在單光子等極限信號探測領(lǐng)域里所向披靡。即使它的增益技術(shù)并不完美，這個過程會放大信號的不確定性，還會使得散粒噪聲、暗電流噪聲等變?yōu)?.4倍；但好在它僅為極弱光而生，高達(dá)3萬美元的售價就足見其實力無可匹敵，和當(dāng)時的CCD不是一個層級的競爭關(guān)系。 剛開始是前照式sCMOS，6.5μm像元的讀出噪聲降到了1.5e-左右的水平，開始替代一部分高靈敏度應(yīng)用；接著是2016年的背照式sCMOS面世，像元尺寸和背照式技術(shù)優(yōu)勢的疊加使其靈敏度較前照式技術(shù)提高了3.5倍以上，逐步逼近EMCCD水平；而到了2021年，sCMOS則再次將讀出噪聲降到了＜0.5e-的亞電子水平。
但實際上，sCMOS的臨門一腳首先還是和像元大小有關(guān)。雖然前文提到的6.5μm像元可以進(jìn)行更高分辨率的成像，但我們不得不承認(rèn)其收集光子的能力要遠(yuǎn)小于16μm的像元，兩者有著近6倍的差距。像素合并功能可以幫助解決這一差距，但別忘了這同時也會讓讀出噪聲成倍增加。這也正是為什么人們更喜歡直接使用6.5μm像元，而不會通過像素合并把它合并成一個更大的像元使用，因為這會將讀出噪聲從原本的1.5e-增加到3e-以上，在個位數(shù)的極弱光領(lǐng)域得不償失。
另外，增益帶來的對比度優(yōu)勢現(xiàn)階段仍然不可替代。即使sCMOS和EMCCD的讀出噪聲已經(jīng)可以達(dá)到一致的水平，但對比一下兩者的電子、灰度的轉(zhuǎn)化比例，你就不得不感嘆EMCCD增益的威力了：理論上EMCCD單個電子通常會轉(zhuǎn)化為上百個灰度，但sCMOS每個電子只能實現(xiàn)2-4個灰度的轉(zhuǎn)化比，這使得EMCCD的圖像有更佳的對比度。
最后，我們還要提一下全局快門。這種快門方式在采集轉(zhuǎn)瞬即逝的高速信號，和在復(fù)雜的系統(tǒng)中非常好用。現(xiàn)階段，大部分sCMOS相機(jī)為了保持在弱光成像時的靈敏度，仍然首選卷簾快門，即使提供了全局重置（Global Reset）功能，能夠適用于一部分同步拍攝的需求，但還是無法完全達(dá)到EMCCD全局快門的優(yōu)勢。