Новая технология многослойного CMOS-датчика изображения с двухслойными транзисторными пикселями от Sony

Компания Sony представила первую в мире технологию многослойного CMOS-датчика изображения с 2-слойным транзисторным пикселем (2-Layer Transistor Pixel). В то время как фотодиоды и пиксельные транзисторы обычных CMOS-датчиков изображения расположены на одной и той же подложке, в новой разработке Sony они размещены на разных слоях. Новая архитектура позволяет увеличить уровень сигнала насыщения приблизительно в два раза по сравнению с обычными датчиками. Кроме того, она расширяет динамический диапазон и снижает количество шумов, тем самым существенно улучшая характеристики изображения. Новая структура пикселей позволит сохранять и улучшать их свойства даже при уменьшении их размера.

■ Архитектура многослойных CMOS датчиков изображенияСтандартный многослойный CMOS-датчик изображения имеет структуру, состоящую из «пиксельного чипа» (пикселей с задней подсветкой), который размещен поверх логического чипа, где сформированы схемы обработки сигналов. Внутри пиксельного чипа на одной и той же подложке располагаются фотодиоды для преобразования света в электрические сигналы, а также пиксельные транзисторы для управления этими сигналами. Повышение уровня сигнала насыщения за счет максимального увеличения емкости фотодиода в условиях ограничений такого форм-фактора играет важную роль для достижения высокого качества изображения с широким динамическим диапазоном.

Новая архитектура сенсоров Sony является следующим этапом развития многослойных CMOS-датчиков изображения. Используя свою запатентованную технологию, Sony расположила фотодиоды и пиксельные транзисторы на отдельных подложках, размещенных одна над другой.

В обычных многослойных CMOS-датчиках изображения, напротив, фотодиоды и пиксельные транзисторы расположены рядом друг с другом на одной подложке. Новая технология позволяет увеличить емкость фотодиодов и пиксельных транзисторов, тем самым улучшая уровень сигнала насыщения примерно в два раза по сравнению с обычными датчиками изображения, и в свою очередь, расширить динамический диапазон.

Кроме того, поскольку пиксельные транзисторы, кроме передаточных затворов (TRG), такие как транзисторы сброса (RST), селективные транзисторы (SEL) и усилительные транзисторы (AMP), занимают слой, свободный от фотодиодов, их размер может быть увеличен. Благодаря этому Sony удалось существенно уменьшить шум, которому подвержены изображения при съемке в темноте и в ночное время.Расширенный динамический диапазон и улучшенное шумоподавление, доступные с помощью новой технологии, помогут избежать ошибок недоэкспонирования и переэкспонирования в условиях сочетания яркого и тусклого освещения (например, при съемке с задней подсветкой), а также позволят получать высококачественные изображения с низким уровнем шумов даже в условиях слабой освещенности (например, при съемках в помещении или в ночное время).