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CMOS图像传感器 降噪节电成果多

在“2015年超大集成电路研讨会”(Symposium on VLSI Circuits)的“Image Sensors”分会上,CMOS图像传感器需要具备的各种技术开发成果和研究成果纷纷亮相,包

  OFweek电子工程网讯 在“2015年超大集成电路研讨会”(Symposium on VLSI Circuits)的“Image Sensors”分会上,CMOS图像传感器需要具备的各种技术开发成果和研究成果纷纷亮相,包括低噪声、低耗电、高动态范围、高速读取等。此次这方面共发表了5篇论文演讲,其中三篇来自日本,从中可以感受到支撑采用图像传感器的影像传感市场的日本的基础技术实力。

  第一篇是北海道大学和庆应大学的论文,介绍了利用片上线圈之间的电场耦合来实现高速低噪传输的图像传感器。庆应大学在2014年的VLSI研讨会上发表了采用磁场耦合通信的DRAM和SoC的高速接口技术,此次是首次公开配备TDC型Column AD的图像传感器的通信实验结果,介绍了In-plane(积层)方式及on-stack(像素正下方)方式的磁场噪声的影响。

  第二篇论文演讲来自台积电(TSMC),内容是可降低噪声的积层图像传感器。为了防止多采样方式下帧频降低,在传感器内安装了检测电路,该公司已证实,如果只在低照度时选择1/4振幅的兰姆波形,就能同时实现低噪声和高速度。这一方案与索尼在ISSCC 2015上发布的积层构造传感器完全不同。虽然降噪效果只有索尼传感器的80%(采样次数M=2时),但在电路规模上具有优势。而且,还通过增加采样次数,使读取噪声降至0.66erms。

  适合可穿戴用途的自发电型图像传感器

  第3篇演讲论文来自台湾清华大学,内容是兼顾能量采集和高动态范围的0.4V驱动PWM型图像传感器。生物医药、可穿戴等市场对超低功耗图像传感器的需求很大,自发电型图像传感器还非常适合IoT用途。

  演讲中,台湾清华大学介绍了通过图像传感器全面发电、在10万lx的限定条件下反复进行发电和摄像时的工作情况。作为一种实现HDR(high dynamic range,高动态范围)的方法,通过采用基于帧的Dual曝光动作方式,达到了140dB的动态范围。演讲结束后,听众针对0.4V电路运行稳定性及发电效果等实际运行情况积极提问,气氛十分活跃。

  第4篇演讲论文来自日本东北大学,内容是低噪声HDR图像传感器。该论文不仅提出了即可实现侧向溢漏机构有能时间FD容量最小化的元器件方案,还通过配备增益放大器电路,使读取噪声降至0.5erms。饱和信号量为76ke,动态范围高达104dB。该校还在几乎同一时间在荷兰举行的“IISW(International Image sensor workshop)”上介绍了相关技术,让人预感到,将来会通过能减少FD容量的高转换效率技术实现光子计数。

  第5场演讲来自奥林巴斯,内容是使用微焊点(Microbump)接合方式来实现超高速读取和GS(Global Shutter,全局快门)读取的积层型图像传感器(演讲序号:C4-5)。除了缩小焊点间距及增加焊点数量等元件技术的进步之外,该公司还介绍了10kfps的高速捕获动作。全局快门动作存在保持信号时会漏进光线的问题,但该公司通过配备于下芯片的电容电荷保持结构,使PLS(Parasitic Light Sensitivity,寄生感光度)达到了超过其他元器件技术的-180dB。除了去掉机械部件的袖珍相机,奥林巴斯还提出了其他应用方案,让人感受到了该公司在图像传感器开发方面的自信。(特约撰稿人:VLSI Symposia委员)

(责任编辑:幽灵学院)
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