2017.02.08

索尼开发行内首款三层堆叠式CMOS影像传感器

——配备DRAM层,可用于智能手机

 

•可在失真度最小化的情况下高速读取静态图片;
•支持超慢动作视频拍摄;

        东京2017年02月07日 -- 索尼公司(下称索尼)今天宣布推出行业内首个配备DRAM的三层堆叠式CMOS影像传感器,可用于智能手机。传统的两层CMOS影像传感器由背照结构像素层和预装电路芯片的信号处理电路层构成,该新款CMOS影像传感器在这两层电路中间新加入了DRAM层。

       这款配备了DRAM的传感器可实现快速数据读取速度,能够捕获高速运动中的物体的最小失真度的静止图像;于此同时,可支持在全高清(1920 x 1080像素)模式下拍摄1000帧/秒(约比传统产品快8倍)的视频,实现超慢回放。

       为了实现高速数据读取,用于将模拟视频信号从像素转换为数字信号的电路已经从2层结构倍增到4层结构,以便提高处理能力。尽管在用于将来自图像传感器的信号输出到其它LSI的接口规范中存在速度限制,但是该传感器使用DRAM来临时存储高速读取的信号,使得能够以标准规格中的最佳速度输出数据。因此,该产品可以在1/120秒内读取一张1,930万像素的静止图像(比常规产品快约5倍),从而可支持高速图像捕获。

该款新开发的传感器还为设计中固有的各种技术问题提供了解决方案,例如降低在三层中的每层电路之间产生的噪点。尽管该传感器采用了三层结构,索尼充分利用了多年积累的研发堆叠式影像传感器的制造技术和专业知识,实现了高质量和可靠性。

在2017年2月5日(星期日)于旧金山召开的国际固态电路会议 (ISSCC) 上,索尼公布了上述研究成果。


传统双层堆叠式CMOS影像传感器(上图)


新开发的加入了DRAM层的3层堆叠式CMOS影像传感器(上图)

主要产品特性
1. 业内首个配备了DRAM的3层堆叠式影像传感器,能够仅在1/120秒内高速读取1930万像素的图像
 
      在堆叠结构中的高速、低能耗、大容量的DRAM帮助下,该新款传感器只用时 1/120 秒就能读取一幅达1930万像素的静止图像 (比传统产品快约4倍),同时还可缩减读取每行像素的延时。这种将静止图像的焦平面失真控制在最小程度的技术有很大可能会运用于因缺乏机械快门来控制曝光时间的智能手机,帮助其拍摄快速移动物体的图像。


读取速度1/30秒的拍摄效果


读取速度1/120秒的拍摄效果

2. 支持在全高清(1920*1080像素)模式下拍摄帧率最大为1000 fps的慢动作视频拍摄
       该传感器的高速数据读取能力使得它能够在全高清 (1920 x 1080 像素)模式下记录达 1,000 fps (比传统产品快大约 8 倍)的超慢动作视频。正常速度拍摄下的数据和在DRAM上存储的最大 1,000 fps 高速摄影下的数据将从影像传感器导出,在外部图像信号处理器上(以下简称 ISP)进行图像处理。该技术使在智能手机上将正常速度视频和超慢动作视频无缝接合,拍摄出充满活力的片段。为了让用户不错过值得拍摄慢动作视频纪念的精彩时刻,可以通过调整设置,在拍摄对象突然运动时可以被自动侦测到并且启动高速摄影模式。因为高速拍摄数据可被存储在 DRAM 中并以常规的 ISP可以使用的正常速度输出。


配备DRAM的3 层堆叠式 CMOS 影像传感器的截面图(上图)

主要参数


(本文译自英文原文,供参考)