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文章來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察。

    索尼的半導(dǎo)體部門宣布，他們成功開發(fā)了世界上第一個(gè)具有兩層晶體管像素的堆疊式 CMOS 圖像傳感器技術(shù)，可將光收集能力提高一倍。

    索尼解釋說，典型的圖像傳感器將光電二極管和像素晶體管放置在同一基板上，但在這種新設(shè)計(jì)中，它能夠?qū)⑺鼈兎珠_到不同的基板層上。結(jié)果是傳感器的飽和信號(hào)電平大約翻了一番——基本上是它的聚光能力——這顯著提高了動(dòng)態(tài)范圍并降低了噪聲。

    飽和信號(hào)電平并不直接影響傳感器的聚光能力，而是影響傳感器在昏暗環(huán)境中解釋光信息的準(zhǔn)確度的主要選通因素。為了基本解釋，雙倍的聚光能力是這種進(jìn)步的最終結(jié)果。
    典型的堆疊式 CMOS 傳感器使用像素芯片的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由堆疊在邏輯芯片頂部的背照式像素組成，在邏輯芯片上形成信號(hào)處理電路。在每個(gè)芯片內(nèi)，將光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電二極管和控制信號(hào)的像素晶體管在同一層上彼此相鄰。

    索尼的新架構(gòu)是堆疊式 CMOS 圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步，該技術(shù)將光電二極管和像素晶體管分離到單獨(dú)的基板上，這些基板彼此堆疊，而不是并排。索尼表示，新的堆疊技術(shù)可以采用允許光電二極管和像素晶體管層各自優(yōu)化的架構(gòu)，從而使飽和信號(hào)水平相對(duì)于傳統(tǒng)圖像傳感器增加大約一倍，進(jìn)而擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。

    “此外，因?yàn)槌齻鬏旈T (TRG) 以外的像素晶體管，包括復(fù)位晶體管 (RST)、選擇晶體管 (SEL) 和放大器晶體管 (AMP)，都占據(jù)無光電二極管層，放大器晶體管的尺寸可以增加，”索尼說。“通過增加放大器晶體管尺寸，索尼成功地大幅降低了夜間和其他暗處圖像容易產(chǎn)生的噪聲。”

    攝影的結(jié)果意味著更寬的動(dòng)態(tài)范圍（在惡劣的逆光或昏暗環(huán)境中的照片曝光更好）和在黑暗環(huán)境中拍攝的照片中的噪點(diǎn)更低。索尼特別指出，在智能手機(jī)攝影的情況下，這項(xiàng)技術(shù)將使成像質(zhì)量越來越高。新技術(shù)的像素結(jié)構(gòu)將使像素不僅在當(dāng)前而且在更小的像素尺寸下都能保持或改善其現(xiàn)有特性。
    最后一點(diǎn)特別重要，因?yàn)樗砻魉髂嵯嘈潘呀?jīng)找到了一種顯著提高智能手機(jī)傳感器照片質(zhì)量的方法。簡(jiǎn)而言之，由于這一突破，手機(jī)攝影的質(zhì)量很可能會(huì)出現(xiàn)性能的巨大飛躍。
    索尼沒有具體說明何時(shí)計(jì)劃使用這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模制造傳感器，但表示將繼續(xù)迭代設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提高大小傳感器的圖像質(zhì)量。