解决方案
小型相机希望在传感器尺寸不变的情况下提升像素,但缩小像素会使每个像素收集的光线减少。显而易见的答案是改进信号处理;更困难的答案是改变光子的物理路径。
索尼在2008年6月的公告中表示,其背照式CMOS传感器原型采用1.75微米像素、500万有效像素和60帧/秒运行。与像素尺寸相同的前照式索尼传感器相比,它报告灵敏度提升近两倍,信噪比改善+8 dB。
巧妙之处在于结构。通过从硅衬底背面照射,索尼减少了正面金属布线和晶体管造成的遮光。随后,它通过新型光电二极管、优化的片上透镜和高精度对准,解决了背面照射通常带来的问题。
2010年,索尼表示Exmor R自2009年起已应用于索尼数码影像产品,并发布了采用相同背照式理念的手机传感器。
取得了什么成果
让光线从背面进入
为何有效
它在信号变成噪声数据之前就解决了光学瓶颈。
该设计保留了CMOS的低功耗和高速读出等优势。
背面进光使小像素更有用,而不仅仅是更小。
解决暗电流、缺陷和混色问题,使实验室结构变成了可量产的相机部件。
可以应用什么
当小型化使每个组件争夺同一表面时,将堆叠转变为三维设计问题。
后续影响
背照式CMOS成为高端手机和相机传感器的标准。索尼的Exmor R品牌通过更好的低光照片,让消费者看到了埋藏的半导体堆叠。
从这里,追溯依据
参考来源
- Sony develops back-illuminated CMOS image sensor, realizing high picture quality, nearly twofold sensitivity and low noise Sony Group · sony.com ·
- Sony commercializes world's first 16.41 Megapixel Exmor R back-illuminated CMOS image sensors for mobile phones Sony Group · sony.com ·
- A 1/2.3 inch 10.3Mpixel 50frame/s back-illuminated CMOS image sensor IEEE International Solid-State Circuits Conference · doi.org