影像感測器(二):技術與產業篇 | 台灣精品獎-歷屆得獎名單
2021年4月29日—CMOS影像感測器(CIS)的製程與DRAM有些相似,都是金屬層較少、對電荷敏感的陣列...performance)是另一個指標,特別在工控、安控和自駕車領域的應用。
工控/安控與自駕車市場是整體CIS市場成長最主要的驅動力。Sony
CMOS影像感測器(CIS)的製程與DRAM有些相似,都是金屬層較少、對電荷敏感的陣列結構。陣列中畫素越多,圖像的解析度越高。目前三星電子(Samsung Electronics)已做到上億畫素,所以製程微縮一直是競爭的主軸之一,但是只是之一。
每個入射的光子能產生的電子-電洞對數目有限(這比例叫量子效率;quantum efficiency),所以要增強圖像的訊號,除了前述的3~6個CMOS中已經包含了信號放大器外,就是增加光電二極體的曝光面積,以增加訊號強度,但是製程微縮拿走了寶貴的面積。這與DRAM中的電容在製程微縮的過程中所遇到的兩難問題類似-製程微縮逐漸剝奪儲存電荷所需的電容面積,儲存電荷降低進而降低了0/1狀態的訊號強度。光學加諸於結構單元的限制較之於電容加諸於記憶體單元結構的要求嚴苛的多。電容在製程微縮之後還可以向上長以維持電容面積大致不變,CIS只能在結構盡其所能的收集光,以及増加光電轉換效率。是以DRAM的製程推進雖然艱難,但是目前也到達1a節點(約14nm),而CIS最精細的製程猶滯留在40nm,正待向28nm出發。
因為製程相似卻落後於DRAM,CIS曾經被DRAM公司當成產品雁行梯隊的次世代產品;晶圓廠在生產完先進世代DRAM、設備折舊完後,略加改裝又可重披戰袍生產最先進世代的CIS。過去的美光(Micron)這樣做,現在的三星和SK海力士(SK Hynix)也這樣做。
一個降低製程微縮帶來受光面積減少衝擊的方法是提高充填因子(filling factor),意義是每個CIS單元中實際於用受光的面積,這與增加DRAM的單元效率(cell efficiency;晶片上實際用於記憶功能的面積比例)有異曲同功之妙。這是CIS產品重要的性能參數之一。
緊密的陣列排列是能提高畫素的原因之一...
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