在“2015年超大集成電路研討會(huì)”（SymposiumonVLSICircuits）的“ImageSensors”分會(huì)上，CMOS圖像傳感器需要具備的各種技術(shù)開發(fā)成果和研究成果紛紛亮相，包括低噪聲、低耗電、高動(dòng)態(tài)范圍、高速讀取等。此次這方面共發(fā)表了5篇論文演講，其中三篇來自日本，從中可以感受到支撐采用圖像傳感器的影像傳感市場(chǎng)的日本的基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)力。

第一篇是北海道大學(xué)和慶應(yīng)大學(xué)的論文，介紹了利用片上線圈之間的電場(chǎng)耦合來實(shí)現(xiàn)高速低噪傳輸?shù)膱D像傳感器。慶應(yīng)大學(xué)在2014年的VLSI研討會(huì)上發(fā)表了采用磁場(chǎng)耦合通信的DRAM和SoC的高速接口技術(shù)，此次是首次公開配備TDC型ColumnAD的圖像傳感器的通信實(shí)驗(yàn)結(jié)果，介紹了In-plane（積層）方式及on-stack（像素正下方）方式的磁場(chǎng)噪聲的影響。

第二篇論文演講來自臺(tái)積電（TSMC），內(nèi)容是可降低噪聲的積層圖像傳感器。為了防止多采樣方式下幀頻降低，在傳感器內(nèi)安裝了檢測(cè)電路，該公司已證實(shí)，如果只在低照度時(shí)選擇1/4振幅的蘭姆波形，就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)低噪聲和高速度。這一方案與索尼在ISSCC2015上發(fā)布的積層構(gòu)造傳感器完全不同。雖然降噪效果只有索尼傳感器的80%（采樣次數(shù)M=2時(shí)），但在電路規(guī)模上具有優(yōu)勢(shì)。而且，還通過增加采樣次數(shù)，使讀取噪聲降至0.66erms。

適合可穿戴用途的自發(fā)電型圖像傳感器

第3篇演講論文來自臺(tái)灣清華大學(xué)，內(nèi)容是兼顧能量采集和高動(dòng)態(tài)范圍的0.4V驅(qū)動(dòng)PWM型圖像傳感器。生物醫(yī)藥、可穿戴等市場(chǎng)對(duì)超低功耗圖像傳感器的需求很大，自發(fā)電型圖像傳感器還非常適合IoT用途。

演講中，臺(tái)灣清華大學(xué)介紹了通過圖像傳感器全面發(fā)電、在10萬lx的限定條件下反復(fù)進(jìn)行發(fā)電和攝像時(shí)的工作情況。作為一種實(shí)現(xiàn)HDR（highdynamicrange，高動(dòng)態(tài)范圍）的方法，通過采用基于幀的Dual曝光動(dòng)作方式，達(dá)到了140dB的動(dòng)態(tài)范圍。演講結(jié)束后，聽眾針對(duì)0.4V電路運(yùn)行穩(wěn)定性及發(fā)電效果等實(shí)際運(yùn)行情況積極提問，氣氛十分活躍。

第4篇演講論文來自日本東北大學(xué)，內(nèi)容是低噪聲HDR圖像傳感器。該論文不僅提出了即可實(shí)現(xiàn)側(cè)向溢漏機(jī)構(gòu)有能時(shí)間FD容量最小化的元器件方案，還通過配備增益放大器電路，使讀取噪聲降至0.5erms。飽和信號(hào)量為76ke，動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)104dB。該校還在幾乎同一時(shí)間在荷蘭舉行的“IISW（InternationalImagesensorworkshop）”上介紹了相關(guān)技術(shù)，讓人預(yù)感到，將來會(huì)通過能減少FD容量的高轉(zhuǎn)換效率技術(shù)實(shí)現(xiàn)光子計(jì)數(shù)。

第5場(chǎng)演講來自奧林巴斯，內(nèi)容是使用微焊點(diǎn)（Microbump）接合方式來實(shí)現(xiàn)超高速讀取和GS（GlobalShutter，全局快門）讀取的積層型圖像傳感器（演講序號(hào)：C4-5）。除了縮小焊點(diǎn)間距及增加焊點(diǎn)數(shù)量等元件技術(shù)的進(jìn)步之外，該公司還介紹了10kfps的高速捕獲動(dòng)作。全局快門動(dòng)作存在保持信號(hào)時(shí)會(huì)漏進(jìn)光線的問題，但該公司通過配備于下芯片的電容電荷保持結(jié)構(gòu)，使PLS（ParasiticLightSensitivity，寄生感光度）達(dá)到了超過其他元器件技術(shù)的-180dB。除了去掉機(jī)械部件的袖珍相機(jī)，奧林巴斯還提出了其他應(yīng)用方案，讓人感受到了該公司在圖像傳感器開發(fā)方面的自信。

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