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德研制出高速CMOS图像传感器

发布时间：2021-01-31 14:02:15

　　本报讯据美国物理学家组织网1月3日报道，由于排列在矩阵上的大像素不支持较高的读出速度，因此传统的“互补金属氧化物半导体”（CMOS）影像传感器不适合荧光灯等低光亮度应用。德国弗劳恩霍夫研究所研制出的一种新型光电组件能加速这一读出过程，催生出更佳的图像质量。目前该技术已申请了专利，有望于明年正式投入生产。

　　CMOS影像传感器早已成了数码摄影的主要解决方案。它们比现存的其他品种传感器更加经济，在能量消耗和处理方面也很出色。因此，手机和数码相机制造商几乎无一例外地将CMOS芯片应用在自家的产品之中。这不仅降低了数码产品对电池的需求，也使生产出更多越来越小的相机成为可能。

　　然而这些光学半导体芯片已经达到了自己的极限，当消费类电子产品体积越来越小时，像素的大小也随之递减至1微米左右。但特定的应用需要超过10微米的更大像素，尤其是在X射线摄影或天文学研究等光线十分有限的领域，而较大的像素可以补偿光线的缺失。针状光电二极管（PPD）可被用于将光信号转化为电脉冲，这种光电组件对于图像处理十分关键，也可以作为CMOS芯片的组成部分。“然而当像素超过一定的尺寸，PPD就会产生速度问题。低亮度的应用需要更高的图像率，但使用PPD的读出速度明显偏低。”弗劳恩霍夫研究所微电子电路和IMS系统部门的负责人维尔纳·布洛克赫德解释说。

　　研究人员现在提出了有关这一问题的解决方案，他们研发出了名为“横向漂移场光电探测器”（LDPD）的新型光电组件。在这个组件中，高速移动的入射光能在读出点产生电荷载子，借助PPD则可将电子扩散至出口。这一过程相对缓慢，但它却足以满足多种应用。

　　为了生产出新的组件，研究人员基于0.35微米的标准改进了当前使用的CMOS芯片的制造过程。布洛克赫德表示，附加的LDPD组件不会损害其他组件的特性，利用模拟计算，专家会对其进行管理以满足这些需求。目前，新型高速CMOS图像传感器的原型已经成形，有望于明年得到批准开始大批生产。（张巍巍）