下一代CMOS图像传感器猜测

2019-12-16 14:00:17 来源: 半导体行业观察

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在2019年4月的伦敦图像传感器峰会上，松下介绍了他们耗时5年，与富士联合开发的Organic-Photoconductive-Film CMOS Image Sensor---- 有机光导薄膜cmos 图像传感器技术。2019年10月，有消息透露，Sony也即将生产其3-layer stacked OPF cmos sensor。松下与富士推出的这款OPF sensor主要针对的是专业摄像机市场，而Sony加入OPF sensor阵营则增加了业内对OPF sensor的遐想，也许过不了多久，我们的手机，无人机上就会出现大量应用OPF cmos image sensor的camera。

什么是OPF image sensor？

传统背照式cmos sensor 如下图左边，OPF sensor 如下图右边。

OPF sensor用有机光导薄膜取代了BSI sensor的光电二极管，也就是光电转换发生在这层薄薄的OPF内，sensor感光部分的厚度从BSI的3um下降到了0.5um。

BSI的光电转换和电荷存储都在PD单元内，而OPF的电荷存储部分与光电转换部分是分开的，由于感光的部分非常薄，留下更多了的空间给电荷存储，这样满井容量得到了大大升。

在OPF的基础之上，松下依照人类视觉的构造，设计了Dual-Sensitivity Pixel Technology，双敏像素技术。

FD1 与FD2 连着大小不同的OPF（上图红色的部分），分别存储了不同的sensitivity的子像素电荷，这样可以构成dual exposure的HDR，进一步扩大sensor的动态范围。

OPF image sensor有哪些好处？

1.大动态范围，WDR。如前面所说，一方面由于电荷存储的容量变大，另一方面由于dual sensitivity pixel 技术。sensor的动态范围大大增加。

2.Global shutter。 BSI sensor 要想设计成Global shutter, 需要额外增加一个存储电容，这样占用了大量的空间，这也是Global shutter sensor 不容易做小的一个原因。而这种OPF sensor相当于自带大电容存储，天然具备了设计成Global shutter的条件。（实际上还是得益于感光部分变小了）