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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處理電路。在每個(gè)芯片內(nèi)，將光轉(zhuǎn)換為電信號的光電二極管和控制信號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)，從而使飽和信號水平相對于傳統(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。簡而言之，由于這一突破，手機(jī)攝影的質(zhì)量很可能會出現(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。