ຈໍາ ເປັນ ຕ້ອງ ມີ sensor ຮູບ ພາບ ໃນ ກ້ອງຖ່າຍຮູບ, ຈາກ ໂທລະສັບ ມື ຖື ຈົນ ເຖິງ ກ້ອງ ຊ່ອງ ດາວ, ຈັບ ແສງ ສະຫວ່າງ ແລະ ປ່ຽນ ມັນ ເປັນ ຮູບ ພາບ. CMOS (Front-Side Illuminated) ແລະ BSI (Backside-Illuminated) ເຮັດວຽກຕາມຫຼັກການທີ່ຄ້າຍຄືກັນ ແຕ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການຈັບແສງ, ສຽງດັງແລະຄຸນນະພາບສີ. ບົດຄວາມນີ້ອະທິບາຍລາຍລະອຽດກ່ຽວກັບການອອກແບບ, ປະສິດທິພາບ, ການນໍາໃຊ້ ແລະ ການພັດທະນາໃນອະນາຄົດ.
ຄ1. CMOS vs BSI Sensor ພາບລວມ
ຄ2. ໂຄງສ້າງ CMOS Sensor
ຄ3. ພາຍໃນ BSI CMOS Sensor
ຄ4. ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງແສງສະຫວ່າງ ແລະ ຄວາມຮູ້ສຶກໄວ
ຄ5. Pixel Shrink ແລະ Fill Factor
ຄ6. Crosstalk, Noise, ແລະ Backside Diffusion
ຄ.ສ.7. ຈາກ BSI ໄປ ຫາ Stacked CMOS Architectures
ຄ8. Dynamic Range ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງສີໃນ CMOS vs BSI Sensors
ຄ9. ການນໍາໃຊ້ CMOS vs BSI Sensors
ຄ10. ການພັດທະນາໃນອະນາຄົດຂອງ CMOS vs BSI Sensors
ຄ11. ສະຫລຸບ
ຄ12. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ
CMOS vs BSI Sensor Overview
ກ້ອງຖ່າຍຮູບທຸກຫນ່ວຍ, ຈາກໂທລະສັບມືຖືໃນຖົງຂອງເຈົ້າຈົນເຖິງກ້ອງສ່ອງດາວທີ່ຄົ້ນຄວ້າເບິ່ງກາລັກຊີທີ່ຢູ່ຫ່າງໄກ, ຂຶ້ນຢູ່ກັບປະສິດທິພາບຂອງກ້ອງຖ່າຍຮູບທີ່ຈັບແສງສະຫວ່າງ. ທັງ sensor CMOS ແລະ BSI ຕິດຕາມ ຫລັກ ທໍາ semiconductor ທີ່ ຄ້າຍຄື ກັນ, ແຕ່ ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ທາງ ໂຄງ ຮ່າງ ຂອງ ມັນ ນໍາ ໄປ ສູ່ ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ອັນ ໃຫຍ່ ຫລວງ ໃນ ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ຂອງ ແສງ ສະຫວ່າງ, ປະສິດທິພາບ ຂອງ ສຽງ ດັງ ແລະ ຄຸນ ນະ ພາບ ຂອງ ຮູບ ພາບ. ໃນ sensor CMOS (Front-Side Illuminated, FSI), ສາຍ ໂລຫະ ແລະ transistor ນັ່ງ ຢູ່ ເທິງ photodiodes, ປິດ ບັງ ແສງ ສະຫວ່າງ ທີ່ ເຂົ້າ ມາ ແລະ ລົດ ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ໂດຍ ທົ່ວ ໄປ. ການອອກແບບນີ້ເຮັດໃຫ້ sensor CMOS ມີລາຄາແພງແລະຜະລິດໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ, ແຕ່ຈໍາກັດປະສິດທິພາບໃນແສງສະຫວ່າງຕໍ່າ. ກົງກັນຂ້າມ, sensor BSI (Back-Side Illuminated) ຈະ ປ່ຽນ ໂຄງ ຮ່າງ, ວາງ photodiode ຢູ່ ເທິງ ເພື່ອ ວ່າ ແສງ ສະຫວ່າງ ຈະ ມາ ເຖິງ ມັນ ໂດຍ ກົງ ໂດຍ ບໍ່ ມີ ສິ່ງ ກີດຂວາງ. ສິ່ງ ນີ້ ຈະ ພັດທະນາ ປະສິດທິພາບ ຂອງ quantum, ຫລຸດຜ່ອນ ສຽງ ດັງ, ແລະ ເພີ່ມ ປະສິດທິພາບ ໃນ ລະບົບ ຮູບ ພາບ ນ້ອຍໆ ຫລື ລະດັບ ສູງ, ຈາກ ກ້ອງຖ່າຍຮູບ DSLR ຈົນ ເຖິງ ເຄື່ອງມື ທາງ ວິທະຍາສາດ.
ໂຄງສ້າງ CMOS Sensor
Front-Side Illuminated (FSI) CMOS sensor ເປັນ ຕົວ ແທນ ໃຫ້ ແກ່ ໂຄງ ຮ່າງ ຂອງ sensor ຮູບ ພາບ ທີ່ ເກົ່າ ແກ່ ແລະ ທໍາ ມະ ດາ ທີ່ ໃຊ້ ໃນ ກ້ອງຖ່າຍຮູບ digital ແລະ ໂທລະສັບ ມື ຖື. ໃນ ໂຄງ ຮ່າງ ນີ້, ແສງ ສະຫວ່າງ ທີ່ ເຂົ້າ ມາ ຕ້ອງ ຜ່ານ ວັດຖຸ ຫລາຍ ຊັ້ນ ກ່ອນ ຈະ ໄປ ເຖິງ photodiode, ຊຶ່ງ ເປັນ ເຂດ ທີ່ ຮູ້ສຶກ ໄວ ຕໍ່ ແສງ ສະຫວ່າງ ທີ່ ຮັບ ຜິດ ຊອບ ໃນ ການ ປ່ຽນ photon ໃຫ້ ເປັນ ສັນຍານ ໄຟຟ້າ.
ຂັ້ນຕອນການເຮັດວຽກ
ແຕ່ ລະ pixel ໃນ ຈໍ ດໍາ ເນີນ ງານ ຜ່ານ ຂັ້ນ ຕອນ ທີ່ ປະສານ ງານ ກັນ ຊຶ່ງ ຮ່ວມ ດ້ວຍ microlenses, ເຄື່ອງ ຕອງ ສີ, ການ ຕິດ ຕໍ່ ກັບ ໂລຫະ, transistor ແລະ ຊັ້ນ photodiode. ທໍາອິດ microlens ຈະເອົາໃຈໃສ່ແສງທີ່ເຂົ້າມາຜ່ານເຄື່ອງຕອງສີແດງ, ສີຂຽວ ແລະ ສີຟ້າ ເພື່ອເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າມີພຽງແຕ່ຄື້ນສະເພາະເຈາະຈົງເທົ່ານັ້ນທີ່ເຂົ້າເຖິງແຕ່ລະsubpixel. ຢູ່ ເທິງ photodiode, ໂລຫະ ທີ່ ຕິດ ຕໍ່ ກັນ ແລະ transistor ຈັດ ການ ຄວບ ຄຸມ ໄຟຟ້າ ແລະ ການ ອ່ານ ສັນຍານ ຂອງ pixel, ເຖິງ ແມ່ນ ວ່າ ຕໍາ ແຫນ່ງ ຂອງ ມັນ ສາມາດ ກີດ ກັນ ແສງ ສະຫວ່າງ ບາງ ສ່ວນ ທີ່ ເຂົ້າ ມາ ໄດ້. ຢູ່ ຂ້າງ ລຸ່ມ ຂອງ ຊັ້ນ ເຫລົ່າ ນີ້ ມີ photodiode, ຊຶ່ງ ຈັບ ແສງ ສະຫວ່າງ ທີ່ ເຫລືອ ຢູ່ ແລະ ປ່ຽນ ມັນ ເປັນ ໄຟຟ້າ, ສ້າງ ສັນຍານ ຮູບ ພາບ ພື້ນຖານ ຂອງ pixel.
ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງການອອກແບບ FSI
• ຄວາມຮູ້ສຶກຂອງແສງຫນ້ອຍລົງ: ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງແສງຖືກສະທ້ອນຫຼືດູດຊຶມໂດຍຊັ້ນສາຍແລະຊັ້ນ transistor ກ່ອນຈະໄປເຖິງ photodiode.
• Lower Fill Factor: ເມື່ອຂະຫນາດ pixel ຫລຸດລົງ, ອັດຕາສ່ວນຂອງພື້ນທີ່ທີ່ຮູ້ສຶກໄວຕໍ່ແສງສະຫວ່າງຕໍ່ພື້ນທີ່ທັງຫມົດຂອງ pixel ຈະຫລຸດລົງ, ເຮັດໃຫ້ມີສຽງດັງຫຼາຍຂຶ້ນ.
• ປະສິດທິພາບທີ່ອ່ອນແອ: sensor FSI ດີ້ນລົນໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມືດມົວເມື່ອສົມທຽບກັບທາງເລືອກທີ່ທັນສະໄຫມເຊັ່ນ BSI.
ພາຍໃນ BSI CMOS Sensor
Sensor CMOS Backside-Illuminated (BSI) ໄດ້ປະຕິວັດຮູບພາບ digital ໂດຍແກ້ໄຂຂໍ້ບົກພ່ອງຫຼັກຂອງການອອກແບບ Front-Side Illuminated (FSI) ຕາມປະເພນີ, ການກີດຂວາງແສງຈາກສາຍໂລຫະ ແລະ transistor. ໂດຍການປ່ຽນໂຄງສ້າງຂອງ sensor, BSI ອະນຸຍາດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງເຂົ້າມາເຖິງ photodiode ໂດຍກົງ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງແສງສະຫວ່າງ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງຮູບພາບ.
ຫນ້າທີ່ເຕັກໂນໂລຊີ BSI
• silicon wafer ຖືກເຮັດໃຫ້ບາງລົງພຽງສອງສາມໄມໂກຣແມັດເພື່ອເປີດເຜີຍຊັ້ນທີ່ຮູ້ສຶກໄວຕໍ່ແສງສະຫວ່າງ
• ຊັ້ນ photodiode ຕັ້ງຢູ່ຂ້າງເທິງ, ຫັນຫນ້າໄປຫາແສງສະຫວ່າງທີ່ເຂົ້າມາໂດຍກົງ
• ສາຍ ໂລຫະ ແລະ ຫມວດ transistor ຖືກ ຍ້າຍ ໄປ ຢູ່ ຂ້າງ ຫລັງ, ປ້ອງ ກັນ ບໍ່ ໃຫ້ ມັນ ກີດ ກັນ ເສັ້ນ ທາງ ແສງ ສະ ຫວ່າງ
• microlenses ທີ່ກ້າວຫນ້າຖືກຈັດຕຽມຢ່າງຖືກຕ້ອງໃນແຕ່ລະpixel ເພື່ອໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການເອົາໃຈໃສ່ແສງສະຫວ່າງທີ່ດີທີ່ສຸດ
ຜົນປະໂຫຍດຂອງ BSI Sensors
• ປະສິດທິພາບການດູດຊຶມແສງທີ່ສູງກວ່າ: ປັບປຸງເຖິງ 30-50% ເມື່ອສົມທຽບກັບ sensor FSI, ເຮັດໃຫ້ຮູບພາບແຈ່ມໃສ ແລະ ສະອາດຂຶ້ນ.
• ປະສິດທິພາບຂອງແສງສະຫວ່າງຕ່ໍາທີ່ດີກວ່າ: ການຫລຸດຜ່ອນການສູນເສຍ photon ຈະເພີ່ມຄວາມຮູ້ສຶກແລະລົດສຽງດັງໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມືດ.
• ປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງສີ: ດ້ວຍເສັ້ນທາງແສງທີ່ບໍ່ມີສິ່ງກີດຂວາງ, ເຄື່ອງຕອງສີຈະຜະລິດສີທີ່ຖືກຕ້ອງແລະແຈ່ມແຈ້ງຫຼາຍຂຶ້ນ.
• Compact Pixel Design: BSI ສະຫນັບສະຫນູນຂະຫນາດ pixel ນ້ອຍກວ່າ ໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄຸນນະພາບຂອງຮູບພາບ, ເຫມາະສົມສໍາລັບ sensor ຄວາມລະອຽດສູງ.
• Enhanced Dynamic Range: ຈັບສັນຍານໄດ້ດີກວ່າທັງໃນຂອບເຂດທີ່ແຈ່ມໃສ ແລະ ມືດມົວຂອງພາບ.
ການປຽບທຽບປະສິດທິພາບຂອງແສງສະຫວ່າງ ແລະ ຄວາມຮູ້ສຶກໄວ
| ລັກສະນະ | FSI CMOS Sensor | BSI Sensor |
|---|---|---|
| ເສັ້ນທາງແສງສະຫວ່າງ | ແສງ ສະຫວ່າງ ຜ່ານ ສາຍ → ການ ສູນ ເສຍ ບາງ ສ່ວນ | Direct to photodiode → ການ ສູນ ເສຍ ຫນ້ອຍ ທີ່ ສຸດ |
| ປະສິດທິພາບ Quantum (QE) | 60–70% | 90–100% |
| ປະສິດທິພາບໃນແສງສະຫວ່າງຕ່ໍາ | ພໍ ສົມ ຄວນ | ດີ ເລີດ |
| Reflection & Crosstalk | ສູງ | ຕ່ໍາ |
| ຄວາມແຈ່ມແຈ້ງຂອງຮູບພາບ | ສະເລ່ຍ | ແຈ່ມ ແຈ້ງ ແລະ ແຈ່ມ ໃສ ໃນ ແສງ ທີ່ ມືດ ມົວ |
Pixel Shrink ແລະ Fill Factor
ໃນ FSI CMOS Sensors
ເມື່ອຂະຫນາດຂອງ pixel ຫລຸດລົງຕ່ໍາກວ່າ 1.4 μm, ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂອງໂລຫະ ແລະ transistor ຈະໃຊ້ພື້ນທີ່ຜິວຫນ້າທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ. ປັດໄຈ ເຕັມ ຈະ ຫລຸດ ຫນ້ອຍ ລົງ, ເຮັດ ໃຫ້ ແສງ ສະຫວ່າງ ຫນ້ອຍ ລົງ ຕໍ່ pixel ແລະ ມີ ສຽງ ດັງ ຂອງ ຮູບ ພາບ ຫລາຍ ຂຶ້ນ. ຜົນ ທີ່ ຕາມ ມາ ກໍ ຄື ຮູບ ພາບ ທີ່ ມືດ ມົວ, ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ຫນ້ອຍ ລົງ, ແລະ ປະສິດທິພາບ ທີ່ ອ່ອນ ແອ ໃນ ສະພາບ ທີ່ ບໍ່ ແຈ່ມ ແຈ້ງ.
ໃນ BSI CMOS Sensors
photodiode ຖືກວາງໄວ້ຢູ່ເທິງສາຍໄຟ, ອະນຸຍາດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງສ່ອງໃສ່ມັນໂດຍກົງ. ການຕັ້ງຄ່ານີ້ບັນລຸປັດໄຈເຕັມເກືອບ 100% ຫມາຍຄວາມວ່າພື້ນທີ່ເກືອບທັງຫມົດຂອງ pixel ຈະຮູ້ສຶກໄວຕໍ່ແສງສະຫວ່າງ. sensor BSI ຮັກສາຄວາມສະຫວ່າງທີ່ສະເຫມີພາບ ແລະ ອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງທີ່ສູງກວ່າ (SNR) ໃນໂຄງຮ່າງຂອງຮູບພາບ. ມັນ ຍັງ ໃຫ້ ປະສິດທິພາບ ໃນ ຄວາມ ສະຫວ່າງ ຕ່ໍາ ທີ່ ດີກວ່າ, ແມ່ນ ແຕ່ ໃນ module ນ້ອຍໆ ເຊັ່ນ ໂທລະສັບ ມື ຖື ຫລື ກ້ອງຖ່າຍຮູບ drone.
Crosstalk, Noise, and Backside Diffusion
| ແງ່ມຸມ | ບັນຫາທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນໃນ CMOS (FSI) Sensors | ບັນຫາທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນໃນ BSI Sensors | ການແກ້ໄຂທາງວິສະວະກອນ | ຜົນກະທົບຕໍ່ຄຸນນະພາບຂອງຮູບພາບ |
|---|---|---|---|---|
| Optical Crosstalk | ແສງກະຈັດກະຈາຍຫຼືຖືກກີດຂວາງໂດຍສາຍໂລຫະກ່ອນຈະໄປເຖິງ photodiode ເຮັດໃຫ້ແສງສະຫວ່າງບໍ່ສະເຫມີ. | ແສງສະຫວ່າງເຂົ້າໄປໃນ pixels ທີ່ຢູ່ໃກ້ໆເນື່ອງຈາກການເປີດເຜີຍທາງຫຼັງ. | Deep Trench Isolation (DTI): ສ້າງສິ່ງກີດຂວາງທາງກາຍະພາບລະຫວ່າງ pixels ເພື່ອປ້ອງກັນການແຊກແຊງທາງສາຍຕາ. | ຮູບພາບທີ່ແຈ່ມແຈ້ງຂຶ້ນ, ການແຍກສີທີ່ດີກວ່າ ແລະ ຄວາມມືດຫນ້ອຍລົງ. |
| Charge Recombination | ພາຫະນະ charge ຈະສູນເສຍໄປພາຍໃນຊັ້ນ silicon ຫຼື ໂລຫະທີ່ຫນາ, ລົດຄວາມຮູ້ສຶກ. | ການປະສົມຕົວທາງຫຼັງ: ພາຫະນະປະກອບເຂົ້າກັນຢູ່ໃກ້ຫນ້າຜິວຫນ້າທີ່ເປີດເຜີຍກ່ອນການເກັບກ່ຽວ. | Passivation Layers & Surface Treatment: ຫລຸດຜ່ອນຄວາມບົກພ່ອງ ແລະ ປັບປຸງການເກັບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. | ເພີ່ມຄວາມຮູ້ສຶກແລະຫລຸດຜ່ອນການສູນເສຍສັນຍານ. |
| ຜົນ ກະທົບ ຂອງ ດອກ ໄມ້ | ການເປີດເຜີຍຫຼາຍເກີນໄປໃນ pixel ຫນຶ່ງເຮັດໃຫ້ pixels ທີ່ຢູ່ໃກ້ໆກັນເຕັມໄປດ້ວຍການແຜ່ຂະຫຍາຍທາງຫນ້າ. | ການ ເປີດ ເຜີຍ ຫລາຍ ເກີນ ໄປ ຈະ ແຜ່ ຂະຫຍາຍ charge ຢູ່ ໃຕ້ ຊັ້ນ silicon ທີ່ ບາງໆ. | Surface Doping & Charge Barriers: ບັນຈຸ charge ແລະ ປ້ອງກັນການໄຫຼອອກ. | ຫລຸດຜ່ອນຮອຍສີຂາວ ແລະ ຈຸດເດັ່ນທີ່ອ່ອນນ້ອມກວ່າ. |
| ສຽງໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມຮ້ອນ | ຄວາມຮ້ອນຈາກ transistor on-pixel ກໍ່ໃຫ້ເກີດສຽງດັງໃນເສັ້ນທາງສັນຍານ. | ສຽງ shot ສູງ ກວ່າ ເນື່ອງ ຈາກ silicon ບາງໆ ແລະ ຫມວດ ທີ່ ຫນາ ແຫນ້ນ. | Low-Noise Amplifiers & On-Chip Noise Reduction Algorithms. | ຮູບພາບທີ່ສະອາດກວ່າ, ປັບປຸງປະສິດທິພາບໃນແສງສະຫວ່າງຕ່ໍາ. |
| ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງປັດໄຈເຕັມ | ຊັ້ນໂລຫະ ແລະ transistor ປົກຄຸມພື້ນທີ່ pixel ໃຫຍ່, ລົດຄວາມຮູ້ສຶກຂອງແສງ. | ເກືອບຖືກກໍາຈັດ - photodiode ເຕັມທີ່ຕໍ່ແສງສະຫວ່າງ. | BSI Structure & Microlens Optimization. | ການຈັບແສງສະຫວ່າງສູງສຸດແລະຄວາມສະຫວ່າງທີ່ສະເຫມີ. |
ຈາກ BSI ໄປ ຫາ ໂຄງ ຮ່າງ CMOS ທີ່ ຊຸດ ໂຊມ
ໂຄງສ້າງຂອງ Sensor CMOS ທີ່ຊັດເຈນ
| ຊັ້ນ | ຫນ້າ ທີ່ | ຄໍາອະທິບາຍ |
|---|---|---|
| ຊັ້ນເທິງ | Pixel Array (BSI Design) | ບັນຈຸ photodiodes ທີ່ຮູ້ສຶກເຖິງແສງສະຫວ່າງທີ່ຈັບແສງທີ່ເຂົ້າມາ, ໂດຍໃຊ້ໂຄງສ້າງ BSI ເພື່ອເພີ່ມຄວາມຮູ້ສຶກສູງສຸດ. |
| ຊັ້ນກາງ | ຫມວດ Analog/Digital | ຈັດການກັບການປ່ຽນແປງສັນຍານ, ການຂະຫຍາຍແລະການຈັດການຮູບພາບທີ່ແຍກອອກຈາກແຖວ pixel ເພື່ອຜົນອອກທີ່ສະອາດກວ່າ. |
| ຊັ້ນລຸ່ມ | ການລວມຄວາມຊົງຈໍາ ຫຼື ໂປຣແກຣມ | ອາດລວມເຖິງແກນການປັບປຸງ DRAM ຫຼື AI ສໍາລັບການປັບປຸງຂໍ້ມູນຢ່າງວ່ອງໄວ ແລະ ການປັບປຸງຮູບພາບໃນເວລາຈິງ. |
ຜົນປະໂຫຍດຂອງ Stacked CMOS Sensors
• Ultra-Fast Readout: ເຮັດໃຫ້ການຖ່າຍຮູບຕໍ່ເນື່ອງຄວາມໄວສູງ ແລະ ການຖ່າຍຮູບວິດີໂອຕົວຈິງເຖິງຄວາມລະອຽດ 4K ຫຼື 8K ໂດຍມີການບິດເບືອນຂອງປິດປິດຫນ້ອຍທີ່ສຸດ.
• Enhanced On-Chip Processing: ລວມເອົາຫມວດ logic ທີ່ເຮັດການປະສົມ HDR, ການແກ້ໄຂການເຄື່ອນໄຫວ ແລະ ການຫລຸດຜ່ອນສຽງດັງໂດຍກົງເທິງ sensor.
• ປະສິດທິພາບພະລັງງານ: ເສັ້ນທາງຂໍ້ມູນທີ່ສັ້ນກວ່າ ແລະ ຂອບເຂດພະລັງງານທີ່ບໍ່ເພິ່ງອາໄສ ຈະປັບປຸງ • ຜົນຜະລິດໃນຂະນະທີ່ຫລຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານ.
• Small Form Factor: Vertical Stacking ອະນຸຍາດໃຫ້ມີການອອກແບບ module ນ້ອຍໆທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບໂທລະສັບມືຖື, ກ້ອງຖ່າຍຮູບລົດ ແລະ drone.
• AI ແລະ Computational Imaging Support: Sensor ບາງຊະນິດລວມມີລະບົບປະສາດສະເພາະສໍາລັບ autofocus ທີ່ສະຫລາດ, ການຮັບຮູ້ພາບ ແລະ ການເພີ່ມທະວີໃນເວລາຈິງ.
Dynamic Range ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງສີໃນ CMOS vs BSI Sensors
BSI (Backside-Illuminated) Sensors
ໂດຍ ການ ກໍາຈັດ ສາຍ ໂລຫະ ທີ່ຢູ່ ເທິງ photodiode, sensor BSI ອະນຸຍາດ ໃຫ້ photon ໄປ ເຖິງ ບ່ອນ ທີ່ ຮູ້ສຶກ ໄວ ຕໍ່ ແສງ ສະຫວ່າງ ໂດຍ ກົງ. ໂຄງສ້າງນີ້ເພີ່ມຄວາມສາມາດຂອງນໍ້າສ້າງເຕັມ, ປັບປຸງການດູດຊຶມແສງສະຫວ່າງ ແລະ ຫລຸດຜ່ອນການຕັດຈຸດເດັ່ນ. ຜົນກໍຄື sensor BSI ໃຫ້ປະສິດທິພາບ HDR ທີ່ດີເລີດ, ຄວາມເລິກຂອງສີທີ່ດີກວ່າ ແລະ ການປັບປຸງເງົາທີ່ດີກວ່າ, ເຮັດໃຫ້ມັນດີທີ່ສຸດສໍາລັບການຖ່າຍຮູບ HDR, ຮູບພາບທາງການແພດ ແລະ ການເຝົ້າລະວັງໃນແສງສະຫວ່າງຕ່ໍາ.
FSI (Front-Side Illuminated) Sensors
ກົງກັນຂ້າມ, sensor FSI ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ແສງຜ່ານຫມວດຫຼາຍຊັ້ນກ່ອນຈະໄປເຖິງ photodiode. ສິ່ງ ນີ້ ເຮັດ ໃຫ້ ເກີດ ການ ສະທ້ອນ ແລະ ການ ກະຈັດກະຈາຍ ບາງ ສ່ວນ, ຊຶ່ງ ຈໍາກັດ ຄວາມ ສາມາດ ຂອງ dynamic range ແລະ tone mapping. ມັນມີທ່າອ່ຽງທີ່ຈະເປີດເຜີຍຫຼາຍເກີນໄປໃນສະພາບທີ່ແຈ່ມໃສ ແລະຫຼາຍຄັ້ງຈະຜະລິດສີທີ່ບໍ່ຖືກຕ້ອງໃນເງົາທີ່ເລິກ.
ການນໍາໃຊ້ CMOS vs BSI Sensors
CMOS (FSI) Sensors
• ພາບ ຂອງ ເຄື່ອງ ຈັກ
• ການກວດສອບອຸດສະຫະກໍາ
• ການກວດສອບທາງການແພດ
• ກ້ອງຖ່າຍຮູບ ສັງເກດ ເບິ່ງ
BSI Sensors
• ໂທລະສັບມືຖື
• ກ້ອງຖ່າຍຮູບ digital
• ADAS ລົດ
•ດາລາສາດ ແລະ ຮູບພາບທາງວິທະຍາສາດ
• ການບັນທຶກວິດີໂອ 8K
ການພັດທະນາໃນອະນາຄົດຂອງ CMOS vs BSI Sensors
• ການອອກແບບ 3D-stacked ປະກອບດ້ວຍ pixel, logic ແລະ ຊັ້ນຄວາມຊົງຈໍາສໍາລັບການອ່ານທີ່ໄວທີ່ສຸດ ແລະ ຮູບພາບທີ່ຂັບໄລ່ໂດຍ AI.
• Global shutter BSI sensors ກໍາຈັດການບິດເບືອນການເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບຫຸ່ນຍົນ, drone ແລະ ລະບົບລົດ.
• CMOS ອິນຊີ ແລະ quantum-dot sensor ໃຫ້ຄວາມຮູ້ສຶກສູງຂຶ້ນ, ການຕອບສະຫນອງ spectral ທີ່ກວ້າງຂວາງ ແລະ ສີສັນທີ່ດີກວ່າ.
• On-sensor AI processing ຊ່ວຍໃຫ້ຫລຸດຜ່ອນສຽງດັງໃນເວລາຈິງ, ການກວດສອບວັດຖຸ ແລະ ການຄວບຄຸມການເປີດເຜີຍທີ່ປັບປ່ຽນໄດ້.
• ລະບົບຮູບພາບ Hybrid ລວມເອົາຜົນປະໂຫຍດຂອງ CMOS ແລະ BSI, ປັບປຸງຂອບເຂດ dynamic ແລະ ຫລຸດຜ່ອນການໃຊ້ພະລັງງານ.
ການສະຫລຸບ
CMOS ແລະ BSI sensor ໄດ້ ປ່ຽນ ຮູບ ພາບ ສະ ໄຫມ ໃຫມ່, ໂດຍ ທີ່ BSI ສະ ເຫນີ ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ຂອງ ແສງ ສະຫວ່າງ ທີ່ ສູງ ກວ່າ, ສຽງ ດັງ ຫນ້ອຍ ລົງ ແລະ ຄວາມ ຖືກຕ້ອງ ຂອງ ສີ ທີ່ ດີກວ່າ. ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ CMOS ແລະ sensor ທີ່ປະກອບດ້ວຍ AI ຈະເພີ່ມຄວາມໄວ, ຄວາມແຈ່ມແຈ້ງຂອງຮູບພາບ ແລະ ຂອບເຂດທີ່ເຄື່ອນໄຫວ. ພ້ອມ ກັນ, ເທັກ ໂນ ໂລ ຈີ ເຫລົ່າ ນີ້ ຈະ ກ້າວຫນ້າ ຕໍ່ ໄປ ໃນ ການ ຖ່າຍຮູບ, ການ ຄວບ ຄຸມ, ແລະ ຮູບ ພາບ ທາງ ວິທະຍາສາດ ດ້ວຍ ຄວາມ ແນ່ນອນ ແລະ ມີ ປະສິດທິພາບ ຫລາຍ ຂຶ້ນ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ
ວັດຖຸອັນໃດທີ່ໃຊ້ໃນ sensor CMOS ແລະ BSI?
ທັງ ສອງ ໃຊ້ silicon wafers. BSI sensor ຍັງລວມເຖິງຊັ້ນ silicon ບາງໆ, microlenses ແລະ ໂລຫະທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນເພື່ອການດູດຊຶມແສງທີ່ດີກວ່າ.
sensor ຊະນິດໃດໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍກວ່າ?
sensor BSI ໃຊ້ ພະລັງ ຫລາຍ ກວ່າ ເພາະ ການ ອອກ ແບບ ທີ່ ສັບ ຊ້ອນ ແລະ ການ ດໍາເນີນ ຂໍ້ ມູນ ທີ່ ວ່ອງໄວ, ເຖິງ ແມ່ນ ວ່າ ການ ອອກ ແບບ ສະ ໄຫມ ໃຫມ່ ກໍາລັງ ພັດທະນາ ປະສິດທິພາບ.
ເປັນຫຍັງ sensor BSI ຈຶ່ງມີລາຄາແພງກວ່າ CMOS?
sensor BSI ຮຽກຮ້ອງ ຂັ້ນຕອນ ການ ຜະລິດ ເພີ່ມ ເຕີມ, ດັ່ງ ເຊັ່ນ ການ ເຮັດ ໃຫ້ wafer ບາງ ລົງ ແລະ ການ ຈັດ ຕຽມ ຊັ້ນ ທີ່ ຖືກຕ້ອງ, ຊຶ່ງ ເຮັດ ໃຫ້ ມັນ ມີ ລາຄາ ແພງ ຫລາຍ ກວ່າ ທີ່ ຈະ ຜະລິດ.
sensor ເຫຼົ່ານີ້ຮັບມືກັບຄວາມຮ້ອນແນວໃດ?
ອຸນຫະພູມສູງຈະເພີ່ມສຽງດັງໃນທັງສອງ sensor. ການອອກແບບຂອງ BSI ມັກຈະລວມເຖິງການຄວບຄຸມຄວາມຮ້ອນທີ່ດີກວ່າເພື່ອຮັກສາຄຸນນະພາບຂອງຮູບພາບໃຫ້ຫມັ້ນຄົງ.
CMOS ແລະ BSI sensors ສາມາດກວດສອບແສງແດດໄດ້ບໍ?
ແມ່ນແລ້ວ. ເມື່ອ ມີ ເຄື່ອງ ຫຸ້ມ ຫໍ່ ຫລື ເຄື່ອງ ຕອງ ທີ່ ຮູ້ສຶກ ໄວ ຕໍ່ IR, ທັງ ສອງ ສາມາດ ສັງ ເກດ ເຫັນ infrared ໄດ້, ໂດຍ ທີ່ BSI ສະ ແດງ ໃຫ້ ເຫັນ ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ຂອງ IR ທີ່ ດີກວ່າ.
ຈຸດປະສົງຂອງໄມໂກນໃນເຄື່ອງສັງເກດຮູບພາບແມ່ນຫຍັງ?
Microlenses ນໍາແສງສະຫວ່າງໂດຍກົງເຂົ້າໄປໃນ photodiode ຂອງ pixel ແຕ່ລະຫນ່ວຍ, ປັບປຸງຄວາມສະຫວ່າງ ແລະ ປະສິດທິພາບໃນ sensor BSI ທີ່ນ້ອຍກວ່າ.