聚集CMOS图像传感器(CIS)

最近,CIS设备变得尤为重要。在消费市场中,智能手机正在使用越来越多的相机。一旦成为手机中的“必备品”,它们的知名度便成为营销信息中的主要优势。

  当我们谈论技术时,我们的大部分注意力都集中在电子的主要驱动器上:CMOS逻辑和存储器。尽管这些可能占了设备的大部分,但要创建对人类有用的系统还需要许多其他特殊技术。这些技术中有许多会影响我们与电子设备交互的方式。示例包括:

  传感器,包括CMOS图像传感器(CIS)和微机电系统(MEMS)

  用于发送和接收无线信号的射频(RF)电路

  电力电子设备,采用MOSFET,绝缘栅双极晶体管(IGBT)等设备以及采用双极CMOS-DMOS(BCD)技术制成的设备制造

  光学设备,包括显示器和光子组件

  这些技术影响商业,工业和汽车市场中的各种系统。近期引起人们极大关注的是物联网(IoT)设备和蜂窝技术(尤其是5G),它们都广泛使用了专用技术。到2023年,这些市场加在一起可能占全球IC需求的30%。(来源:IC Insights,McClean和OSD Reports,2019年)

  摄像机成为人们关注的焦点

  最近,CIS设备变得尤为重要。在消费市场中,智能手机正在使用越来越多的相机。一旦成为手机中的“必备品”,它们的知名度便成为营销信息中的主要优势。2017年,苹果在iPhone X的大约10%的消息收发时间内推广了该相机; 两年后,它花了多达49%的时间来宣传iPhone 11相机,而不是其他手机功能。(来源:CNBC)

  未来的汽车设计还将利用多种不同类型的摄像机(雷达和/或激光雷达除外)来帮助实现先进的驾驶员辅助系统(ADAS)和自动驾驶。这些摄像机将有效地包围汽车,消除盲点,并为驾驶员和自动驾驶系统提供更好的态势感知。

CMOS-Figure-01.jpg

  独联体市场预计将在未来几年显着增长,到2024年的单位复合年增长率(CAGR)为6.6%。独联体市场的最高增长部分将看到远高于此的增长,其中有消费者CAGR为24.6%,安全CAGR为17.1%,汽车CAGR为14.1%。(来源:Yole)

  CIS类别包括记录可见光的摄像机以及在红外(IR)或近红外(NIR)体制下工作的摄像机。可见光摄像机提供了我们期望用于识别物体和整个周围环境的视频流。红外领域的技术对于使用结构化光以不需要用可见光束照亮面部的方式进行面部识别变得越来越有用。

  构建最佳的CIS芯片

  早期的CIS芯片从其顶部或正面开始受到照明。这是使光子穿过硅薄层到达传感设备的最明显方法。不利的一面是,金属化和其他芯片功能会掩盖部分光线-仅捕获可能进入这些障碍物周围的光线。

  较新的CIS设备的背面照亮,没有障碍物。当然,这意味着必须减薄晶片的背面以捕获尽可能多的光子,而不会被厚的晶片散射和吸收。通过堆叠骰子以将图像传感器与存储器和其他逻辑功能组合在一个封装中,还可以提高集成度。由于CIS芯片的背面被照亮,因此可以将正面粘合到其他晶圆上,而不会干扰所感测的光。

  但是,这样做需要先进的技术才能实现最有效的光捕获。突出了两个具体示例:深沟槽隔离(DTI)和硅通孔(TSV)。

CMOS-Figure-02.jpg

  DTI使像素电路可以更有效地彼此隔离。当光子进入一个像素时,它们会被散射并四处移动-可能会从其进入的像素到相邻像素漂移。当需要高分辨率时,这会在像素相互渗色时产生模糊效果。DTI有效地在像素之间建立了一堵墙,使光子得以容纳并产生更清晰的图像。

  芯片堆叠依赖于TSV.管芯的正面具有所有金属互连和任何传统的焊盘,因此当将两个管芯的正面放在一起时,可以将这些信号结合在一起以进行连接。但是骰子的背面没有这些信号。因此,当将背面堆叠到正面或另一个背面时,必须有某种方法可以将信号从管芯的正面传递到管芯的背面,以便可以连接它们。TSV是在硅上钻孔的深金属“管”,用于执行该功能。

CMOS-Figure-03.jpg

  DTI和TSV是不平凡的技术,需要谨慎和精确才能使其有效。它们是Lam特别擅长实施的技术,随着CIS市场的增长,Lam预计制造它们所需的工具的使用将显着增长。尽管CIS和其他专业技术可能不会一直受到主流技术的关注,但它们对于未来几年我们都将看到并与之交互的系统的有效性同样至关重要。

分享:

查看全文

相关媒介

针对性更强,满足行业在实际应用的各种专业化的需求,传感器专家网为您提供方便快捷的传感器产品及相关资讯垂直搜索服务。

参与评论已发布评论0

0/500

发表评论

评论区

加载更多

传感发烧友

来,一起聊聊传感器趣事!