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堆栈式CMOS
资料介绍
一、什么是堆栈式CMOS
堆栈式CMOS是一种堆叠结构的图像传感器,与传统背照式CMOS相比,它通过垂直堆叠的方式将感光层与信号处理层分离,利用芯片互连技术实现两层之间的信号传输,是当前手机、高端消费数码相机领域应用最广泛的图像传感器结构之一。
传统CMOS的感光二极管、信号处理电路都位于同一晶圆平面,为了放置电路元件,不得不压缩感光二极管的面积,进而影响进光量与画质。而堆栈式CMOS将信号处理电路转移到了感光层下方的另一层晶圆中,在相同的传感器总面积下,能够让感光二极管获得更大的面积,大幅提升进光量,同时还可以集成更多更复杂的信号处理电路,提升传感器的整体性能。
二、堆栈式CMOS的发展历程
(1)前置阶段:背照式CMOS的痛点
在堆栈式CMOS诞生之前,背照式CMOS已经解决了传统前照式CMOS电路遮挡光线的问题。背照式CMOS将晶圆翻转,让感光层朝向入射光线,电路层放在背面,大幅提升了进光量,解决了低光照画质差的问题。但背照式CMOS依然存在局限性:感光层和电路层依旧位于同一块晶圆的不同面,晶圆面积有限,要集成更多处理电路就得压缩感光区面积,无法同时兼顾高像素和大感光单元性能,并且信号传输距离较长,噪声控制存在瓶颈。
(2)诞生与普及
2012年,索尼推出了全球首款堆栈式CMOS图像传感器Exmor RS,正式开启了堆栈式CMOS的商用时代。第一款搭载索尼堆栈式CMOS的智能手机是OPPO Find 5,凭借更强的夜景画质和更高的解析力快速获得市场认可。此后三星、OV豪威等厂商也陆续推出了自研堆栈式CMOS产品,堆栈式结构逐步成为中高端图像传感器的主流方案,替代传统背照式CMOS成为市场主流。
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