ЦМОС профил сензора слике

ЦМОС (комплементарни метал-оксидни-полупроводник) је комплементарни метал-оксидни полупроводник у кинеској књижевности. То је важан чип у рачунарском систему и садржи најосновније податке за системско вођење. Технологија производње ЦМОС се не разликује од технологије општег рачунарског чипа. То је углавном полупроводник направљен од два елемента силицијума и германија који омогућује коегзистирање на ЦМОС с Н (банд-електричним) и П (опсег + струја). У полупречницима, струја која генерише ова два комплементарна ефекта може се снимити и интерпретирати од стране процесног чипа као слике. Касније је утврђено да се ЦМОС такође може обрадити као сензор слике у дигиталној фотографији. ЦМОС сензори такође могу бити подијељени на пасивне сензоре пиксела (ПассивеПикелСенсорЦМОС) и активне сензоре пиксела (АцтивеПикелСенсорЦМОС).

Домаћи и страни главни ЦМОС произвођачи

ЦМОС Р & Д и производне компаније су релативно велике, са више од 30 у Сједињеним Државама, 7 у Европи, 8 у Јапану, 1 у Кореји и 8 у Тајвану. Глобални лидер је Агилент (ХП), који има тржишни удео од 51%, СТ (ВЛСИВисион) 16%, ОмниВисион 13%, Хиундаи 8% и Пхотобит око 5%. Ове пет предузећа представљају укупан удио на тржишту. Стопа је достигла 93%.

Спектрална осјетљивост ЦМОС сензора слике

У савременим ЦМОС сензорима слике, важан развојни тренд је да се његова спектрална осетљивост протеже на НИР близу инфрацрвеног региона (на таласну дужину од око 1.100 нм). Аутомобилске апликације опремљене с ИМ-001 ЦМОС сензорима слике побољшавају пенетрацију и ноћне могућности. Како индустријска технологија за снимање слика почиње да користи више извора светлости са таласним дужинама у НИР-у, а биотехнологија такође користи занимљиве феномене у овом спектралном региону, ново развијени ИБИС5-АЕ-1300 сензор има НИР осетљивост од 700-900 нм.

У технологији за снимање слика за потрошачке апликације, још један тренд је наставити повећавати резолуцију. До средине 2005. године, око 70% камера мобилних телефона имало је ВГА резолуцију (640 × 480 пиксела); али онда ће 2006. године неколико милиона пиксела сензора заузети 50% тржишта, а до 2008. године очекује се да ће његов тржишни удио пасти на преко 90%. У том циљу, Ципресс је развио сензор слике од 3 мегапиксела за мобилне телефоне који користе Аутобрите технологију, могу да изврше 12-битну аналогну / дигиталну конверзију и пружају широк динамички опсег од 72дБ, а тренутно је 10-битни аналогни / дигитални претварач на тржишту има динамички опсег од само 60дБ. Брзина кадра у режиму прогресивног скенирања је до 30 сличица у секунди, омогућавајући снимање уживо видео записа.

На индустријским и комерцијалним пољима, овај тренд је очигледан: Ципресс је представио сензор слике 1.3 мегапиксела / 35 мм за дигиталне фотоапарате Кодак, а сензор ИБИС4-6600 од 6,6 мегапиксела је у доказаном супериорном квалитету у аутоматским уређајима за читање за визуелно оштећен - пружа одличну резолуцију на пуном стандардном А4 страници.

Системска интеграција са технологијом Због убрзане дигиталне конвергенције традиционалних дискретних функционалних уређаја као што су мобилни телефони, дигитални фотоапарати, МП3 плејери и ПДА уређаји (тј. Постати компактан производ потрошачке електронике), очекује се да ће људи имати најмање дјелимичну аутономију. Полни подсистеми могу пружити изузетно широку функционалност у једном уређају. Овај тренд ће имати и утицај на професионалну мерну технику: Са преносним алатом за контролу који укључује дигиталну камеру, кориснички интерфејс ПДА и ВЛАН мрежне могућности, опсег оптичких тестова и апликација за надгледање ће се ефикасно проширити. Као технологија платформе, ЦМОС испуњава овај тренд: ЦЦД претварачи слика и даље захтевају употребу спољних логичких кола за контролу и функције аналогне / дигиталне конверзије, док ЦМОС стандардни логички уређаји омогућавају сензоре, контролере, претвараче и процјене. Логички кругови и слично су интегрисани у један чип.

Типичан примјер је кола за снимање слика за ЦИИВЦСЦ1300АА чип који је посебно дизајниран за захтјевне потрошачке апликације. Заснован је на сензору за снимање од 1.3 мегапиксела ЦИИВОСЦ1300АА и оном који пружа интерполацију грешака, подешавање црног нивоа, корекцију објектива, корекцију унакрсног разговора сигнала, поправку боје мозаика, корекцију боје, аутоматску експозицију, суппрессију шума, специјалне ефекте и корекцију гама , међу многим другим Функционални додатни процесор сигнала. Интегрисање више системских функција (до аутономних система за фотографисање) је изводљиво, зависно од економских циљева и ограничења као што су тржишни капацитети и трошкови развоја.

Јохн Морсе, виши тржишни аналитичар ИМС Ресеарцх, истакао је: "Тржиште за обраду индустријске слике се врло брзо промијенило, не само на техничком нивоу, већ укључује и недавно спајање произвођача. Верујемо да ће се овај тренд наставити." Дакле, онда се исто односи и на Ципресс: куповином СМалЦамера Тецхнологиес Инц., која је основана 1999. године у МИТ-у (Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи), Ципресс је проширио свој пословни доживљај у потрошачком и аутомобилском сектору; и спајањем са ФиллФацтори (ово је компанија која је од 1999. године одвојена од ИМЕЦ-а, познатог европског истраживачког центра за микроелектронику и нанотехнологију са сједиштем у Леувену, Белгија), чиме је Ципресс довео у индустријско поље.

Тржиште ЦМОС сензора слике је убрзано и ускоро ће постати тржиште великих размера. И даље се у великој мјери ослања на специфичне дизајне за купце како би задовољио низ прилагођавања захтјева у смислу спецификација и системске интеграције. Међутим, то ће све више пружати универзална стандардна рјешења. Повећање резолуције, брзине оквира и осетљивости, као и смањења трошкова, настављају да прошире своју област примене. Део тога.

ЦМОС сензорска структура пиксела

Пасивна: пасивна структура пиксела (ПассивеПикелСенсор назива се ППС), такође познат као пасиван. Састоји се од реверзне пристрасне фотодиоде и прекидачке цеви. Фотодиод је у суштини ПН спој који се састоји од полупроводника П типа и полупроводника Н-типа. То је еквивалентно повратној-пристрасној диоди паралелно са МОС кондензатором. Када је прекидач укључен, фотодиода комуницира са вертикалном стубом. Појачавач интегралног пуњења на крају линије колоне држи напон линије колоне константан. Када је читање сигнала сачувано у фотодиоду очитано, напон се ресетује на напон линије колоне, а истовремено, пуњење пропорционално оптичком сигналу претвара се помоћу интегрираног појачавача на пуњење излаза.

Активно: активна структура пиксела (активни пиксел сензор АПС за кратко), познат и као активан, као што је приказано на Слици 2. Скоро у исто вријеме кад је ЦМОС ППС структура пиксела измишљена, људи су брзо схватили да је увођење бафера или појачало у пикселу може побољшати Перформансе пиксела имају своје појачало у сваком пикслу у ЦМОС АПС-у. Интегрирани транзистор интегрисан на површину смањује ефективну површину елемента пиксела, смањује "густину паковања" и узрокује одраз 40% до 50% инцидентног светла. Још један проблем са овим типом сензора је како боље одговарати мулти-каналним појачавачима сензора, што се може боље постићи смањивањем преосталог нивоа фиксног шума. Пошто је појачавач у ЦМОС АПС пикселу активиран само током овог читања, потрошња енергије у ЦМОС АПС-у је мања од потрошње ЦЦД сензора.

Фактор пуњења: фактор пуњења, такође назван фактор пуњења, односи се на величину фотодиода на пикселу у односу на површину пиксела. Квантна ефикасност се односи на нормализовану вриједност стварног и теоријског максималног броја електрона након што пиксел погоди фотон. Пасивне структуре пиксела обично имају фактор пуњења пуњења до 70%, а самим тим и квантна ефикасност је висока. Међутим, фотодиоде акумулирају малу количину пуњења и веома су подложне нереду. Поред тога, у пикселу нема појачавача сигнала, а користи се само вертикално појачало за закључавање сабирнице. Дакле, прочитани сигнал има велику количину нереда, а његов однос С / Н је низак, а пикселски шум је различит у различитим положајима (фиксни шум ФПН). И утичу на квалитет целе слике. У поређењу са пасивним типом, активна пиксел структура додаје појачавач на сваком пикселу и конвертује акумулирани пуњач фотодијаде у напон за амплификацију, што знатно побољшава однос С / Н, чиме се побољшава анти-интерференција током преноса. Способност. Међутим, пошто појачало заузима превелику површину пиксела, његов фактор пуњења је релативно низак, обично између 25% -35%.