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传统CIS将迎来新的颠覆者

2020-08-26 14:00:58 来源: 半导体行业观察

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来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自「 allaboutcircuits 」，谢谢。

似乎每年，智能手机的最大改进之一就是更新技术更先进的相机。显然，人们非常在乎如何提高照片质量。这就是为什么量子成像领域的研究和行业进步如此强劲的原因。

上周，量子图像感测公司SeeDevice宣布了其最新的照片辅助隧道照片检测器（PAT-PD）的IP。该消息使许可合作伙伴可以将PAT-PD的量子图像传感技术集成到他们的设备中。

量子图像传感：与众不同

在深入探讨PAT-PD的细节之前，我们首先讨论量子图像传感与传统图像传感的背景。

传统的CMOS图像传感器通过结合使用光电二极管和光电晶体管来将入射光转换为电信号来工作。然后将这些信号放大并通过软件转换为像素。CMOS图像感应的最大缺点之一是硅对光的敏感度不高。

实际上，与用于传输电信号的布线相结合，每个硅传感器都会损失高达75％的所有光。

另一方面，量子图像传感利用量子隧穿来创建光子激活的电流，该电流由比基于光电二极管的设计中通常所需的光子少得多的光子触发。

这种提高的效率是在诸如硅之类的导电材料之上放置“量子点”层的结果。这些点用于代替连接到每个类似Photosite的CMOS传感器的走线。然后，传感器涂有超黑材料，以确保最大的光吸收-再次改进了反射型现代传感器。

量子图像传感技术具有多种优势。首先，与损失了75％入射光的CMOS成像相比，而量子成像最多保留了95％的光。由于这种极高的光效率，与CMOS传感器相比，量子图像传感器的像素数相对较少。领先的量子传感器拥有100,000个量子点光点，而普通HD则为200万。

SeeDevice声称，设计人员可以轻松地将量子像素技术集成到任何标准CMOS制造中。图片由SeeDevice提供

对于相同的高质量图像，需要更少的光点，这给量子成像传感器带来了收缩能力的额外好处。设计人员不再需要权衡相机尺寸和图像质量。这项技术使智能手机等设备受益于高质量成像。

SeeDevice的PAT-PD具有一些令人印象深刻的规格，尤其是与标准CMOS传感器相比时。图像感测中的一项重要规格是灵敏度，通常以每电子uV或A / W来衡量。标准CMOS图像传感器的灵敏度约为.15-.25 A / W。PAT-PD技术将该数字从水中吹了出来，声称灵敏度为108 A / W。

灵敏度的巨大提高使PAT-PD设备可以感应到300nm–1,600nm的近红外光谱，并计划很快将该范围扩展到2,000nm。在保持SNR超过60dB的同时完成此操作，从而确保了高质量的图像。

该设备的灵敏度还使传感器即使在极低的照明条件下也能保持高保真视觉效果。量子隧道技术的另一个好处是将反应时间从微秒减少到亚纳秒，同时将动态范围提高到100dB线性和150dB非线性。

具有如此众多的优势，量子成像在图像传感的未来似乎是一个有前途的新兴技术。现在有了PAT-PD的许可，我们可能会看到量子成像进入越来越多的设备。也有可能这种技术可能有一天出现在智能手机中。

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