由于采用了大规模集成电路的主流工艺，TDI-CMOS可以将原TDI-CCD的外围驱动和信号处理电路与像元阵列一起集成在单片管芯上面，直接实现数字量输出，从而大大提高了集成度，简化了配套的电子学系统，降低了系统的体积、重量与功耗。

TDI-CMOS按信号累加方式的不同原理，有三种技术途径实现TDI：电荷域累加、电压域累加、数字域累加。

电荷域累加是TDI-CCD的工作原理，信号累加而噪声不累加。由于主流特征尺寸的CMOS工艺只有一层多晶硅，并且工作电压较低，实现高满阱容量和高转移效率难度较大，采用CMOS工艺制造了嵌入式电荷耦合器件（embedded CCD）像元阵列，做出了综合性能优于TDI-CCD的图像探测器。

电压域累加是在像元内将电荷转换成电压，然后在片内用电路将像元输出的电压量累加，由于电荷转换成电压时将产生噪声，所以每次累加信号时，这部分噪声也同时累加，所以信噪比收益比电荷累加型的要差，而且电压累加电路结构复杂，不好实现，该技术途径逐渐被放弃。

数字域累加可以用面阵CMOS图像传感器来实现，使用时将若干行的数字信号累加，得到相应TDI级数的信号，由于数字域累加时信号处理链路上产生的所有噪声都同时累加，所以信噪比收益最差，行速率也受限于帧速率。但技术成熟，容易获取。

由于航天应用的高性能需求，采用嵌入式CCD工艺的电荷累加型TDI-CMOS技术迅速发展，正逐步替代TDI-CCD。