索尼新突破!詳解兩層晶體管像素堆疊CMOS圖像傳感器技術細節

索尼SONY聲稱研發有突破，CMOS可收集兩倍的光線。索尼的半導體部門宣布成功開發了世界上第一個具有兩層晶體管像素的堆疊CMOS圖像傳感器技術，該技術具有雙倍的聚光能力，可以極大提升了整體動態范圍，高光和暗部的曝光會更好，并且在黑暗環境中噪點更低。索尼這一突破，手機攝影的質量很可能在性能上取得巨大飛躍。

據悉，傳統方案需要將光電二極管和像素晶體管置于同一基板，而索尼新技術將兩者分離放置在了不同的基板層上。得益于幾乎增強了一倍的飽和信號電平，以及動態范圍的提升 / 噪聲的下降，新方案顯著可提升成像性能。

（來自：SONY 官網）

在像素芯片內，負責光電信號轉換的二極管、和控制信號的像素晶體管位于同一層。（傳統的）堆疊式 CMOS 圖像傳感器的堆疊式結構中，背照式像素組成的像素芯片堆疊在邏輯芯片之上，而信號處理電路構成了邏輯芯片。在像素芯片內，用于將光轉換為電信號的光電二極管和用于控制信號的像素晶體管在同一基片層并列。在這樣的結構限制下，如何實現飽和信號量的最大化，對實現高動態范圍、高圖像質量的攝影具有重要作用。

在同等或更小的像素尺寸下，新技術的像素結構（位于信號處理電路的邏輯芯片之上）都能保持或改善現有特性。

此外，因為傳輸門 (TRG) 以外的像素晶體管，包括復位晶體管 (RST)、選擇晶體管 (SEL) 和放大晶體管 (AMP)，都處于無光電二極管分布這一層，所以放大晶體管（AMP）的尺寸可以增加。通過增加放大晶體管尺寸，索尼成功地大幅降低了夜間和其他昏暗場景下圖像容易產生的噪點問題。

增加的飽和信號電平，在實現寬動態范圍的高品質圖像方面發揮著重要的作用。

得益于放大器晶體管的尺寸增加，索尼還成功地大幅降低了夜間和其它較暗場景下容易產生的噪聲，同時防止在敏感對比強烈的情況下過曝或曝光不足。

最后，索尼將把更高成像質量的雙層晶體管像素技術推向諸多領域，比如智能手機上的移動影像傳感器。

責編：editorAlice