德國研制出高速CMOS圖像傳感器

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，由于排列在矩陣上的大像素不支持較高的讀出速度，因此傳統(tǒng)的“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”(CMOS)影像傳感器不適合熒光燈等低光亮度應(yīng)用。德國弗勞恩霍夫研究所研制出的一種新型光電組件能加速這一讀出過程，催生出更佳的圖像質(zhì)量。目前該技術(shù)已申請了專利，有望于明年正式投入生產(chǎn)。

CMOS影像傳感器早已成了數(shù)碼攝影的主要解決方案。它們比現(xiàn)存的其他品種傳感器更加經(jīng)濟(jì)，在能量消耗和處理方面也很出色。因此，手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)制造商幾乎無一例外地將CMOS芯片應(yīng)用在自家的產(chǎn)品之中。這不僅降低了數(shù)碼產(chǎn)品對電池的需求，也使生產(chǎn)出更多越來越小的相機(jī)成為可能。

然而這些光學(xué)半導(dǎo)體芯片已經(jīng)達(dá)到了自己的極限，當(dāng)消費類電子產(chǎn)品體積越來越小時，像素的大小也隨之遞減至1微米左右。但特定的應(yīng)用需要超過10微米的更大像素，尤其是在X射線攝影或天文學(xué)研究等光線十分有限的領(lǐng)域，而較大的像素可以補(bǔ)償光線的缺失。針狀光電二極管(PPD)可被用于將光信號轉(zhuǎn)化為電脈沖，這種光電組件對于圖像處理十分關(guān)鍵，也可以作為CMOS芯片的組成部分?！叭欢?dāng)像素超過一定的尺寸，PPD就會產(chǎn)生速度問題。低亮度的應(yīng)用需要更高的圖像率，但使用PPD的讀出速度明顯偏低?！备诙骰舴蜓芯克㈦娮与娐泛虸MS系統(tǒng)部門的負(fù)責(zé)人維爾納·布洛克赫德解釋說。

研究人員現(xiàn)在提出了有關(guān)這一問題的解決方案，他們研發(fā)出了名為“橫向漂移場光電探測器”(LDPD)的新型光電組件。在這個組件中，高速移動的入射光能在讀出點產(chǎn)生電荷載子，借助PPD則可將電子擴(kuò)散至出口。這一過程相對緩慢，但它卻足以滿足多種應(yīng)用。

為了生產(chǎn)出新的組件，研究人員基于0.35微米的標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)了當(dāng)前使用的CMOS芯片的制造過程。布洛克赫德表示，附加的LDPD組件不會損害其他組件的特性，利用模擬計算，專家會對其進(jìn)行管理以滿足這些需求。目前，新型高速CMOS圖像傳感器的原型已經(jīng)成形，有望于明年得到批準(zhǔn)開始大批生產(chǎn)。