3月13日在倫敦舉行的Image Sensors歐洲會(huì)議的開幕式上，Analog Value的首席技術(shù)官兼創(chuàng)始人Vladimir Koifman在會(huì)議上上介紹了紅外傳感技術(shù)的進(jìn)步、堆疊式傳感器以及中國(guó)市場(chǎng)的價(jià)格趨勢(shì)。
Koifman說:“堆疊式傳感器中的像素級(jí)互聯(lián)將在未來五到十年改變圖像傳感器的工作方式。”
他提到了索尼的140萬像素堆疊式傳感器，該傳感器于2018年2月在舊金山舉行的國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(ISSCC)上亮相。背照式傳感器中的每個(gè)像素都有自己的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），因此每個(gè)像素在全局快門中同時(shí)讀出。
索尼在發(fā)布聲明時(shí)表示，這是業(yè)界首創(chuàng):一款背光CMOS傳感器，像素并行ADC超過100萬像素。
ADC使用銅銅互連堆疊在像素下方。與傳統(tǒng)的列模數(shù)轉(zhuǎn)換方法相比，該傳感器具有近1,000倍的ADC。索尼為傳感器開發(fā)了一種低電流14位ADC。
Koifman在Image Sensors Europe表示，索尼的傳感器是ADC架構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變的一部分，它有可能提高快門效率和全局快門傳感器的性能。
在2018年國(guó)際電子設(shè)備大會(huì)上，Omnivision推出了一款像素級(jí)互連的HDR堆疊成像儀，奧林巴斯也推出了一款1600萬像素、400萬像素互連的傳感器。
中國(guó)創(chuàng)新
Koifman表示，目前中國(guó)有8家CMOS圖像傳感器制造商，而10年前只有4家。
他指出，中國(guó)的傳感器公司已經(jīng)成功地將成本降低到了很低的水平。 2017年，Superpix發(fā)布了一款集成ISP的QVGA傳感器，售價(jià)0.068美元，是當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的QVGA芯片。
Koifman說，20年前這樣的芯片售價(jià)50美元或30美元。 “這是一項(xiàng)重大成就，”他說。
Koifman觀察到，這些價(jià)格降低不僅僅是通過使用廉價(jià)的鑄造廠來降低成本，而且也是通過有效利用硅面積，減少像素陣列周圍的區(qū)域來進(jìn)行優(yōu)化。一些中國(guó)公司，如Galaxycore，在區(qū)域優(yōu)化方面表現(xiàn)出色。
就性能而言，雖然目前還無法和索尼、Omnivision等相媲美，但也不是遙不可及。
Koifman介紹的另一家中國(guó)公司是gpixel，成立于2012年，總部位于中國(guó)長(zhǎng)春，在日本橫濱和比利時(shí)安特衛(wèi)普設(shè)有辦事處。他說，該公司“贏得了大量追隨者”，特別是在工業(yè)領(lǐng)域，許多公司都轉(zhuǎn)向了使用gpixel傳感器。
Koifman將GPixel的成功部分歸功于能夠毫不拖延地交付產(chǎn)品。他說，一些圖像傳感器公司雖然發(fā)布傳感器，但這些傳感器尚未準(zhǔn)備好進(jìn)行全面生產(chǎn)，導(dǎo)致交貨期會(huì)延遲很長(zhǎng)一段時(shí)間。但是GPixel卻總是能夠履行給客戶承兌，縮短交換周期。
GPixel在長(zhǎng)春通過YCM獲得了一個(gè)低容量的高端BSI晶圓廠，支持8英寸和12英寸的晶圓尺寸。該公司的sCMOS產(chǎn)品與BSI兼容。
Gpixel的首席商務(wù)官Wim Wuyts在會(huì)議上的演講中表示，該公司還可以通過YCM獲得高端產(chǎn)品的3D堆疊技術(shù)。
“它[3D堆疊]打開了一個(gè)不同的維度，我們[Gpixel]可以顯著提高讀出速度，”Wuyts并補(bǔ)充說這項(xiàng)技術(shù)將克服與單片方法相關(guān)的一些物理挑戰(zhàn)。
紅外成像
Koifman談到的另一個(gè)趨勢(shì)是提高CMOS傳感器的紅外靈敏度。有許多方法可以提高紅外靈敏度，包括：增強(qiáng)像素光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度，例如Sony，Smartsens和Omnivision的傳感器;絕緣體上硅（SOI）技術(shù)，用于iPhone X的傳感器;例如，可以在臺(tái)積電（TSMC）獲得硅和鍺（siliconium-on-silicon），并將靈敏度提高到1.55μm。硅鍺具有高暗電流，因此不用于直接成像，但適用于曝光時(shí)間為幾十納秒的飛行時(shí)間傳感器。
來自日本松下的Kazuko Nishimura介紹了該公司的有機(jī)CMOS傳感器，該傳感器具有用于光電轉(zhuǎn)換的有機(jī)光電導(dǎo)膜，并提供可以電子控制的高近紅外靈敏度。這是通過具有兩個(gè)有機(jī)層，一個(gè)用于收集RGB光和另一個(gè)近紅外輻射，以及通過控制施加到每個(gè)有機(jī)層的電壓來實(shí)現(xiàn)的。
有機(jī)CMOS傳感器還提供寬動(dòng)態(tài)范圍，具有像素內(nèi)噪聲消除功能，并通過控制光電轉(zhuǎn)換提供全局快門。 Panasonic的傳感器首次在ISSCC 2018上展出，具有3μm方形像素，分辨率為8,192 x 4,320像素，速度為60fps，采用65nm工藝技術(shù)。
Photolitics的MartinW?ny在他關(guān)于醫(yī)學(xué)成像的演講中評(píng)論說，通過使用量子點(diǎn)或石墨烯光轉(zhuǎn)換層來擴(kuò)展SWIR的光譜范圍有很多可能。他說，這些技術(shù)仍然主要處于新興階段，但它們可能足以應(yīng)對(duì)專業(yè)領(lǐng)域。
美國(guó)的SWIR Vision Systems最近推出了基于量子點(diǎn)傳感器的SWIR相機(jī)，而Emberion是一家開發(fā)具有石墨烯層的傳感器的公司。
全局和滾動(dòng)快門正在變小
Koifman介紹的其他技術(shù)趨勢(shì)包括：更小的全局快門像素——TowerJazz在今年早些時(shí)候發(fā)布了一款具有2.5微米像素的全局快門CMOS傳感器，在過去的七到八年里，滾動(dòng)快門像素的尺寸一直保持不變，但現(xiàn)在已經(jīng)縮小到0.8微米甚至更小。
SPAD成像儀也有很多投資，事件驅(qū)動(dòng)的傳感器正在通過，現(xiàn)在有更多具有組合功能的傳感器，例如具有成像功能的激光雷達(dá)。 Koifman指出，大多數(shù)激光雷達(dá)公司正在開發(fā)自己的圖像傳感器，幾乎所有公司都有圖像傳感器設(shè)計(jì)。
圖片：Gpixel的GMAX3265 65萬像素分辨率圖像傳感器
文章來源：機(jī)器視覺網(wǎng)