Архитектура многослойных CMOS датчиков изображения

Sony представляет первую в мире технологию многослойного CMOS-датчика изображения с двухслойными транзисторными пикселями

20 дек., 2021

Sony представляет первую в мире*1 технологию многослойного CMOS-датчика изображения с двухслойными транзисторными пикселями

Новая технология позволяет расширить динамический диапазон и снизить уровень шумов за счет приблизительно двукратного увеличения*2 уровня сигнала насыщения*3

 

*1:  По состоянию на 20 декабря 2021 года.
*2:  На основе сравнения (в эквиваленте одного квадратного мкм) существующего датчика изображения и новой технологии, применяемой в CMOS-датчике изображения Sony с задней подсветкой; по состоянию на 16 декабря 2021 года.

*3:  Максимальная емкость хранения электронов в одном пикселе.

 

Sony Semiconductor Solutions Corporation («Sony») представляет первую в мире технологию*1 многослойного CMOS-датчика изображения с 2-слойным транзисторным пикселем (2-Layer Transistor Pixel). В то время как фотодиоды и пиксельные транзисторы обычных CMOS-датчиков изображения расположены на одной и той же подложке, в новой разработке Sony они размещены на разных слоях. Новая архитектура позволяет увеличить уровень сигнала насыщения*3 приблизительно в два раза*2 по сравнению с обычными датчиками. Кроме того, она расширяет динамический диапазон и снижает количество шумов, тем самым существенно улучшая характеристики изображения. Новая структура пикселей позволит сохранять и улучшать их свойства даже при уменьшении их размера.

 

Sony объявила об этом технологическом прорыве на Международной конференции по электронным устройствам IEEE, которая прошла 11 декабря 2021 года.

 

Стандартный многослойный CMOS-датчик изображения имеет структуру, состоящую из «пиксельного чипа» (пикселей с задней подсветкой), который размещен поверх логического чипа, где сформированы схемы обработки сигналов. Внутри пиксельного чипа на одной и той же подложке располагаются фотодиоды для преобразования света в электрические сигналы, а также пиксельные транзисторы для управления этими сигналами. Повышение уровня сигнала насыщения за счет максимального увеличения емкости фотодиода в условиях ограничений такого форм-фактора играет важную роль для достижения высокого качества изображения с широким динамическим диапазоном.

Новая архитектура сенсоров Sony является следующим этапом развития многослойных CMOS-датчиков изображения. Используя свою запатентованную технологию, Sony расположила фотодиоды и пиксельные транзисторы на отдельных подложках, размещенных одна над другой.

В обычных многослойных CMOS-датчиках изображения, напротив, фотодиоды и пиксельные транзисторы расположены рядом друг с другом на одной подложке. Новая технология позволяет увеличить емкость фотодиодов и пиксельных транзисторов, тем самым улучшая уровень сигнала насыщения примерно в два раза по сравнению с обычными датчиками изображения, и в свою очередь, расширить динамический диапазон.

Кроме того, поскольку пиксельные транзисторы, кроме передаточных затворов (TRG), такие как транзисторы сброса (RST), селективные транзисторы (SEL) и усилительные транзисторы (AMP), занимают слой, свободный от фотодиодов, их размер может быть увеличен. Благодаря этому Sony удалось существенно уменьшить шум, которому подвержены изображения при съемке в темноте и в ночное время.

Расширенный динамический диапазон и улучшенное шумоподавление, доступные с помощью новой технологии, помогут избежать ошибок недоэкспонирования и переэкспонирования в условиях сочетания яркого и тусклого освещения (например, при съемке с задней подсветкой), а также позволят получать высококачественные изображения с низким уровнем шумов даже в условиях слабой освещенности (например, при съемках в помещении или в ночное время).

Sony намерена использовать новую технологию для улучшения качества камер, например, в смартфонах.

Поперечное сечения CMOS-датчика изображения с 2-слойным транзисторным пикселем

Фото и видео

Sony Corporation отвечает за бизнес электроники и решений (EP&S), являясь частью Sony Group. В соответствии со своей миссией «знакомить людей всего мира с концепцией Кандо* и идеологией Аншин* посредством новых технологий и достижений», Sony разрабатывает продукты и сервисы в таких областях, как домашние развлечения и звук, создание изображений и мобильная связь. Более подробная информация представлена на глобальном сайте http://www.sony.net/.

*Понятия из японского языка и культуры: Кандо означает «эмоция», в то время как Аншин имеет несколько значений – умиротворенность, уверенность, надежность и доверие.

Подпишись, чтобы получать новости Sony
Вы успешно подписались на новостные рассылки Sony
Готово!
Неверный email