SONY的CMOS 图像传感器技术发展路线

SONY的CMOS 图像传感器技术发展路线

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图像质量的关键：

高灵敏度和低噪声，所以SONY的技术改进也一直围绕在这两个方面。

 

技术的发展路线：

高灵敏度、高速、高信噪比、低噪声、低照度、高动态范围、更强大的功能、更紧凑的尺寸。

（1）单像素尺寸的工艺发展：

从08年最小的1.75um，到09年最小的1.4um，再到11年最小的1.12um，单像素尺寸变小，可以使得同样Sensor尺寸下，分辨率可以做得更大，Sensor做得更小，但也会使得单像素感光元的受光面积变小，所以为了达到与大尺寸同样的受光效果，像素就必须做得灵敏度更高，且噪点更少。

 

（2）低照度：

    从09年的10lux，10年的5lux，11年的0.5lux，再到12年的0.1lux，低照度拍摄水平在不断地提升，CMOS已经达到甚至超越了CCD的低照度拍摄水平。这也是未来不断发展和成熟的方向，随着CMOS感光度的提升，未来的sensor基本上都具有低照度的性能。

 

（3）高速：

未来的高清拍摄，甚至超高清4K2K的拍摄，都离不开高速CMOS的支持，未来将从30fps的需求，到达60fps的视频播放视觉需求。更高的帧速需要CMOS和高速读出电路的支持，这两方面也是SONY不断改进的地方。

 

（4）信噪比：

SONY的每一次技术改进，都会强调灵敏度和信噪比这两个参数，因为他们决定了画质的评价。而SONY也通过改进模拟噪点消除模块和增加数字噪点消除模块，同时改进CMOS生产工艺，来达到更低的噪声。

 

SONY大记事：

2010年12月，索尼宣布将斥资约100亿日元从东芝回购了设在长崎的传感器生产工厂，主要是用来增产使用于数位相机及手机的CMOS影像感测器。

2012年7月， Sony正式宣布将投资 800 亿日元在他们的长崎技术中心（Nagasaki Technology Center）上 -- 其主要研究的项目就是该公司所创新研发的「堆栈式（stacked）CMOS」技术感光组件。该公司预期在自己投资与政府的部份补助下，其感光组件（CMOS + CCD）的晶圆产量，将可望在 2013 年 9 月底前提升至每月生产达 60,000 片的产能表现。

 

1、提升2倍感光能力 Sony新型CMOS研发成功

1.1时间：

    2008年06月12日

 

1.2新技术：

采用反转硅基板表面技术，将传统的感光组件基板上方的受光面配线位置进行了改动，将它放到了基板的后方（下方），使光线不会受到配线、晶体管等干扰影响，所以增大了光线的入射量，单个像素点的受光条件更佳。

索尼推出采用"Exmor"技术的高画质/高速度CMOS后，又在CMOS的研发上取得进步。

 

1.3该技术带来的好处：

Ø  在高感光度下获得低噪点；

Ø  信噪比实现了+8dB（灵敏度+6dB，噪音-2dB）；（优化了光电二极管等方面的结构）；

Ø  优化了电路设计后，线路层的多层化和自由的晶体管构成将变成可能，我们还将期待它能实现高速化和高动态范围化。

 

 

 

2. Sony Develops New “RGBW Coding” and “HDR Movie” Functions

2.1时间：

    2012年06月23日

 

2.2新技术：

RGBW像素编码：

在原有RGB三原色组成像素的基础上，再增加一个白色的子像素，形成RGBW四色像素；增加一个白色的像素，会降低图像质量，但sony本身的技术和信号处理能力可以在不损害图像质量的基础上提升灵敏度。

HDR 录像：

Typically, when shooting with differing light levels, such as an indoor setting against a bright outdoor background, there can easily be blocked up shadows for dark areas or blown out highlights for bright areas. Such phenomena are a result of the combination of low-light and bright-light which have different optimal exposure conditions in the same shot. This function reduces this by setting two different exposure conditions within a single screen shooting and conducts the appropriate signal processing for the captured image information under each optimal exposure condition. This process generates an image with a broad dynamic range and enables shooting of both the background and subject matter with brilliant colors even in a bright environment.

 

2.3该技术带来的好处：

RGBW:

Ø  更高的灵敏度，甚至在低照度的室内或者夜晚都可以获取低噪点但高画质的图像；

Ø  在1.12um每个像素RGBW编码下，可以达到1.4um时传统RGB编码的信噪比；这样反过来又可以在更紧凑的尺寸下实现更高的分辨率；

Ø  10LUX下：

 

 

HDR录像：

Ø  Movie ：allows brilliant color to be captured even in bright settings.

 

 

3.Sony Develops Next-generation Back-Illuminated CMOS Image Sensor which Embodies the Continuous Evolution of the Camera：Stacked CMOS

3.1时间：

    2012年07月23日

 

3.2新技术：

堆栈式（stacked）CMOS技术（sony声称的下一代背照技术）：其与传统制程设计的不同之处，在于它采用堆栈的方式将原本需紧靠感光组件的电路部份置于感光组件的下方，这样的做法可使整颗组件在同尺寸规格下得到更多的空间来获得更大面积的感光范围，而受惠于此设计，也使得原本因为整体面积过大，而需要在组件下方加上一片支撑整块芯片的支持基板设计得以取消，更是大幅度减少了组件制作的复杂程度。

 

3.3该技术带来的好处：

Ø  更大感光范围新技术所带来的更低信噪比、更好的画质表现甚至是更好的景深表现；

Ø  这样的制程改进也对动态范围表现的加强带来正面的帮助。加上 Sony 利用此优势对这颗新一代 CMOS 技术所加诸的「HDR 录像」能力；

Ø  大面积的信号处理电路可以带来更高的图像质量和更好的内置功能。

Ø  更加紧凑的图形处理器芯片尺寸；

Ø  采用为超高画质准备的工业流程可以获得更高的图像质量；

Ø  采用领先的电路处理电源可以获得更快的速度和更低的能耗；