Ειδήσεις

Η ανάπτυξη των αισθητήρων εικόνας CMOS και της προοπτικής της χρησιμοποίησης των προηγμένων τεχνολογιών εικόνας υπόσχεται να βελτιώσει τη ποιότητα ζωής. Με τη γρήγορη εμφάνιση του παράλληλου αναλογικού σε ψηφιακό μετατροπέα (ΠΑΧ) και φωτισμένων των πίσω πλευρά τεχνολογιών (βισμουθίου), οι αισθητήρες εικόνας CMOS εξουσιάζουν αυτήν την περίοδο την αγορά ψηφιακών κάμερα, ενώ οι συσσωρευμένοι αισθητήρες εικόνας CMOS συνεχίζουν να παρέχουν την ενισχυμένη εμπειρία λειτουργίας και χρηστών. Αυτό το έγγραφο αναθεωρεί τα πρόσφατα επιτεύγματα των συσσωρευμένων αισθητήρων εικόνας στην εξέλιξη των αρχιτεκτονικών αισθητήρων εικόνας για να επιταχύνει τις βελτιώσεις απόδοσης, να επεκτείνει τις ικανότητες αντίληψης, και να συνδυάσει την άκρη υπολογίζοντας με τις διάφορες συσσωρευμένες τεχνολογίες συσκευών.
Οι αισθητήρες εικόνας χρησιμοποιούνται αυτήν την περίοδο σε ποικίλες εφαρμογές. Από την εφεύρεση της charge-coupled συσκευής (CCD) το 1969, οι αισθητήρες στερεάς κατάστασης εικόνας έχουν διαδώσει σε ποικίλες καταναλωτικές αγορές, όπως τα συμπαγείς βιντεοκάμερα και οι ψηφιακές κάμερα. Ο αισθητήρας εικόνας CMOS, που είναι ο αισθητήρας εικόνας επικρατόντων στερεάς κατάστασης από το 2005, στηρίζεται στην τεχνολογία αναπτύσσομαι για CCDs. Εκτός από τα smartphones, αυτήν την περίοδο η μεγαλύτερη αγορά αισθητήρων εικόνας, η απαίτηση για τους αισθητήρες εικόνας επεκτείνεται γρήγορα για να περιλάβει τις κάμερες δικτύων για την ασφάλεια, τη μηχανική όραση για την αυτοματοποίηση εργοστασίων, και τις αυτοκίνητες κάμερες για τη βοηθημένη οδήγηση και τα αυτόνομα οδηγώντας συστήματα.
Ένα σημαντικό σημείο καμπής στη τεχνολογία αισθητηρίων εικόνας CMOS ήταν η επιτυχής ανάπτυξη των πίσω πλευρά-φωτισμένων αισθητήρων εικόνας (βισμουθίου), που επέτρεψαν την ανάπτυξη των συσσωρευμένων δομών των αισθητήρων εικόνας, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Στην αρχική μπροστινός-φωτισμένη δομή (της FI), ήταν δύσκολο να μειωθεί το μέγεθος εικονοκυττάρου του αισθητήρα επειδή το συναφές φως έπρεπε να συλλεχθεί από τη φωτοδίοδο μέσω ενός χάσματος που περιβλήθηκε από τις γραμμές μετάλλων. Φωτισμένες οι πίσω πλευρά δομές (βισμουθίου) έχουν βελτιώσει πολύ την ευαισθησία και επιτρέπουν την ευελιξία στη δρομολόγηση μετάλλων, και έχει γίνει ένα δημοφιλές προϊόν για τους αισθητήρες εικόνας λόγω της σύνδεσης γκοφρετών και των εξαιρετικά ομοιόμορφων τεχνικών εκλέπτυνσης γκοφρετών. Οι αισθητήρες εικόνας αναπτύσσονται βαθμιαία προς τις συσσωρευμένες δομές, στις οποίες τα κυκλώματα λογικής είναι άμεσα ενσωματωμένα στην γκοφρέτα βάσεων. Η διαδικασία συσσώρευσης επιτρέπει έναν υψηλότερου επιπέδου της ολοκλήρωσης των ιδιαίτερα παράλληλων αναλογικών σε ψηφιακό μετατροπέων (ΠΑΧ) και των στοιχείων επεξεργασίας σήματος στις πιό προηγμένες διαδικασίες CMOS, ανεξάρτητης από τη διαδικασία αισθητήρων που προσαρμόζεται για τις φωτοδιόδους εικονοκυττάρου. Οι συσσωρευμένες δομές συσκευών συνεχίζουν να αλλάζουν εντυπωσιακά τις αρχιτεκτονικές αισθητήρων εικόνας.

Σχήμα 1. Δομή ενός αισθητήρα εικόνας CMOS. (α) δομή της FI, (β) δομή βισμουθίου, και (γ) συσσωρευμένη δομή με τα vias.
Αυτό το έγγραφο αναθεωρεί τις τάσεις στις αρχιτεκτονικές αισθητήρων εικόνας με τις συσσωρευμένες συσκευές για να επιταχύνει σημαντικά τις βελτιώσεις απόδοσης, να επεκτείνει τις ικανότητες αντίληψης, και να ενσωματώσει τις ικανότητες υπολογισμού ακρών που συνδέονται με το στρώμα αισθητήρων. Το δεύτερο τμήμα παρουσιάζει τις διαφορετικές αρχιτεκτονικές αισθητήρων για τις συσσωρευμένες διαμορφώσεις συσκευών που επιτρέπουν το υψηλό ψήφισμα εικονοκυττάρου και την υψηλή απεικόνιση ποσοστού πλαισίων μέσω του ιδιαίτερα παράλληλου στήλη-παραλλήλου ΠΑΧ. Η παράγραφος 3 παρουσιάζει μερικά προηγμένα κυκλώματα εικονοκυττάρου που εφαρμόζονται χρησιμοποιώντας τις συνδέσεις $cu-$cu εικονοκύτταρο-πισσών που είναι κρίσιμες για την καλύτερη απόδοση εικονοκυττάρου στα πρακτικά ψηφίσματα εικονοκυττάρου. Οι συνδέσεις $cu-$cu εικονοκύτταρο-πισσών επιτρέπουν επίσης τις αρχιτεκτονικές αισθητήρων στην κίνηση προς την εικονοκύτταρο-παράλληλη ψηφιακή αναλογική μεταλλαγή. Η παράγραφος IV παρουσιάζει μερικές προόδους στις αρχιτεκτονικές αισθητήρων που επεκτείνουν τις ικανότητες αντίληψης, όπως το χωρικό βάθος, η χρονική αντίθεση αισθαμένος, και η αόρατη ελαφριά απεικόνιση. Η παράγραφος Β εισάγει τους αισθητήρες όρασης που ενσωματώνουν τους επιταχυντές τεχνητής νοημοσύνης (AI) στην άκρη. Τέλος, η παράγραφος VI δίνει μερικά συμπεράσματα.
ΙΙ. καταγραφή με πέρα από τους κινηματογράφους megapixel
Η καταγραφή κινηματογράφων απαιτεί ένα ποσοστό πλαισίων τουλάχιστον 30 ή 60 καρέ ανά δευτερόλεπτο (fps), ακόμα κι αν ο αριθμός εικονοκυττάρων αυξάνεται από το υψηλής ευκρίνειας (HD) σχήμα 2 megapixel στο 8 σχήμα megapixel 4K. Επιπλέον, η υψηλότερη λειτουργία ποσοστού πλαισίων, όπως 120, 240 ή 1000 καρέ ανά δευτερόλεπτο (fps), μπορεί να παρέχει τη σε αργή κίνηση αναπαραγωγή ήχου. Δεδομένου ότι η στήλη-παράλληλη αρχιτεκτονική της ΠΑΧ προτάθηκε το 1997, τα ποσοστά πλαισίων έχουν βελτιωθεί με την αύξηση του αριθμού των παράλληλων ΠΑΧ και την επιτάχυνση η ίδια της λειτουργίας της ΠΑΧ. Η συσσωρευμένη βοήθεια δομών μεγιστοποιεί τα ποσοστά πλαισίων δεδομένου ότι η καλύτερη τεχνολογική διαδικασία μπορεί να εφαρμοστεί στα εικονοκύτταρα και τις περιφερειακές μονάδες αισθητήρων. Η επεξεργασία αισθητήρων απαιτεί διάφορες ιονικές διαδικασίες εμφύτευσης για να διαμορφώσει τις φωτοδιόδους και τις κρυσταλλολυχνίες με τη χαμηλή διαρροή συνδέσεων. Εντούτοις, η διαδικασία λογικής απαιτεί τις χαμηλές κρυσταλλολυχνίες αντίστασης και υψηλής ταχύτητας. Για τα εικονοκύτταρα, τρία ή τέσσερα στρώματα της καλωδίωσης είναι συνήθως ικανοποιητικά, αλλά περίπου δέκα στρώματα της καλωδίωσης απαιτούνται για τα κυκλώματα λογικής. Η τεχνική συσσώρευσης χρησιμοποιούμενη μπορεί να ανακουφίσει τους συγκρουόμενους περιορισμούς των μη-συσσωρευμένων αισθητήρων εικόνας στο ίδιο τσιπ, συμπεριλαμβανομένων των εικονοκυττάρων αισθητήρων και των κυκλωμάτων λογικής.
Α. διπλή πυκνή αρχιτεκτονική της ΠΑΧ
Αυτήν την περίοδο, οι περισσότεροι αισθητήρες εικόνας CMOS περιλαμβάνουν μια σειρά εικονοκυττάρων, χιλιάδων ΠΑΧ και κυκλωμάτων λογικής που οργανώνονται σε μια στήλη-παράλληλη δομή. Όπως φαίνεται στο σχήμα 2 (α), τα vias μέσω-πυριτίου (TSVs) που βρίσκονται έξω από τη σειρά εικονοκυττάρου συνδέουν τις στήλες εικονοκυττάρου με την ΠΑΧ σε μια ιδιαίτερα παράλληλη μόδα. Στον πρώτο συσσωρευμένο αισθητήρα εικόνας CMOS που εισήχθη το 2013, τα αναλογικά και ψηφιακά μέρη της στήλης ΠΑΧ χωρίστηκαν στα τσιπ κορυφών και κατώτατων σημείων, αντίστοιχα, όπως φαίνεται στο σχήμα 2 (β). Το 2015, μια αρχιτεκτονική της ΠΑΧ διπλός-στηλών προτάθηκε και επέτυχε ένα ποσοστό πλαισίων 120 fps στα εικονοκύτταρα 16M, όπου η στήλη ΠΑΧ κινήθηκε εντελώς προς το κατώτατο τσιπ, όπως φαίνεται στο σχήμα 2 (γ). Το τσιπ αισθητήρων κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία συνήθειας αισθητήρων 90nm για τις φωτοδιόδους, χρησιμοποιώντας μόνο NMOS τη λογική. Τα τσιπ λογικής κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια τυποποιημένη 65 διαδικασία νανομέτρων CMOS. Δεδομένου ότι η στήλη ΠΑΧ μπορεί να εφαρμοστεί ανεξάρτητα από το τσιπ αισθητήρων, η ΠΑΧ μπορεί να ενσωματωθεί ιδιαίτερα. Εκτός από την αύξηση του ποσοστού πλαισίων, οι περιττές παράλληλες ΠΑΧ χρησιμοποιούνται για να μειώσουν το θόρυβο με τον υπολογισμό μέσου όρου των πολλαπλάσιων αναλογικών σε ψηφιακό μετατροπών (ΑΓΓΕΛΙΏΝ), όπως φαίνεται στο σχήμα 3. Η παραγωγή ενός εικονοκυττάρου διανέμεται σε δύο ΠΑΧ ταυτόχρονα, και τα δύο ψηφιακά αποτελέσματα αθροίζονται για να αναπαραγάγουν το πλαίσιο εικόνας. Οι φάσεις συγχρονισμού των δύο ΠΑΧ είναι ελαφρώς διαφορετικές για να επιτύχουν τη μείωση θορύβου με τη μείωση του συσχετισμού μεταξύ των θορυβωδών σημάτων τους.

Σχήμα 2. Εφαρμογή ενός συσσωρευμένου αισθητήρα εικόνας CMOS. (α) σύνδεση TSV μεταξύ της φωτοδιόδου και του κυκλώματος λογικής. (β) ο πρώτος συσσωρευμένος αισθητήρας εικόνας CMOS. (γ) διπλός-πυκνή αρχιτεκτονική της ΠΑΧ.

Σχήμα 3. Απλουστευμένο διάγραμμα φραγμών (που αφήνονται) και βελτιωμένα χαρακτηριστικά θορύβου (δεξιά) μιας διπλός-πυκνής αρχιτεκτονικής της ΠΑΧ.
Β. Three-layer συσσώρευσε τον αισθητήρα εικόνας CMOS με τη δυναμική μνήμη τυχαίας προσπέλασης (DRAM)
Δεδομένου ότι ο αριθμός εικονοκυττάρων και των παράλληλων ΠΑΧ αυξάνεται, στοιχεία μεγάλων ποσών παραγωγής αισθητήρων εικόνας. Το 2017, ένας συσσωρευμένος τρεις-στρώμα αισθητήρας εικόνας CMOS προτάθηκε για να καταγράψει το σε αργή κίνηση βίντεο σε 960 fps, όπως φαίνεται στο σχήμα 4 τα τρία στρώματα συνδέονται με τα vias μέσω-πυριτίου (TSVs), και το στοιχείο που λαμβάνεται από την παράλληλη ΠΑΧ αποθηκεύεται στο δεύτερο στρώμα του DRAM για να επιτύχει σε αργή κίνηση συλλαμβάνει. Για την έξοχη σε αργή κίνηση καταγραφή, ο αισθητήρας μπορεί να τρέξει σε 960 fps στο πλήρες ψήφισμα HD ενώ το ψηφιακό στοιχείο από την ΠΑΧ αποθηκεύεται προσωρινά στο DRAM πέρα από ένα λεωφορείο 102-Gbit/s. Όταν ο αισθητήρας ανιχνεύει τις ωθήσεις χρηστών ή τη γρήγορη κίνηση στη σκηνή κατά τη διάρκεια του πυροβολισμού κινηματογράφων 30 fps, η ταχύτητα ανάγνωσης γίνεται 960 fps. Μέχρι 63 πλαίσια του πλήρους ψηφίσματος HD μπορούν να αποθηκευτούν στο DRAM σε έναν χρόνο και η αποθηκευμένη παραγωγή στοιχείων κατά τη διάρκεια του επόμενου κινηματογράφου συλλαμβάνει.

Σχήμα 4. Συσσωρευμένος τρεις-στρώμα αισθητήρας εικόνας CMOS με το DRAM
Γ. Για τη μεγάλη οπτική τεχνολογία τσιπ--γκοφρετών σχήματος
Οι συσσωρευμένοι αισθητήρες εικόνας CMOS που εισάγονται μέχρι σήμερα κατασκευάζονται σε μια συνδέοντας διαδικασία γκοφρέτα--γκοφρετών (wow). Εντούτοις, δεδομένου ότι οι διαστάσεις των τσιπ αισθητήρων και λογικής πρέπει να είναι οι ίδιες, αυτή η διαδικασία είναι όχι πάντα η καλύτερη επιλογή, ειδικά για ένα μεγάλο οπτικό σχήμα. Άλλος που συσσωρεύει τη μέθοδο περιλαμβάνει τη σύνδεση αγελάδων, όπως φαίνεται στο σχήμα 5 που παρουσιάζεται. Η αποδοτικότητα περιοχής είναι καλύτερη στην καταπληκτική επιτυχία που συνδέει όταν γεμίζουν εντελώς ένα τσιπ λογικής του ίδιου μεγέθους ως οπτικό σχήμα με τις ιδιαίτερα παράλληλες ΠΑΧ και τις ψηφιακές δομικές μονάδες. Εντούτοις, εάν το κύκλωμα λογικής είναι μικρότερο από το οπτικό σχήμα, η διαμόρφωση αγελάδων έχει την καλύτερη αποδοτικότητα περιοχής, ενώ η διαμόρφωση καταπληκτικής επιτυχίας έχει κοστίσει ζητήματα.

Σχήμα 5. Αποδοτικότητα περιοχής των συνδέοντας διαδικασιών καταπληκτικής επιτυχίας και αγελάδων για τους μεγάλους οπτικούς αισθητήρες εικόνας σχήματος.
Ένας συσσωρευμένος αισθητήρας εικόνας CMOS που χρησιμοποιεί τη συνδέοντας διαδικασία αγελάδων [12] αναφέρθηκε το 2016, πραγματοποιώντας έναν σφαιρικό αισθητήρα εικόνας παραθυρόφυλλων για τις κάμερες ραδιοφωνικής μετάδοσης με ένα οπτικό σχήμα έξοχος-35 χιλ. Εδώ, δύο τεμαχισμένα τσιπ λογικής σχεδιάζονται σε μια διαδικασία 65 NM CMOS με τις παράλληλες ΠΑΧ και microbumps και συσσωρεύονται σε ένα μεγάλο τσιπ αισθητήρων συνήθεια-που σχεδιάζεται για τα σφαιρικά εικονοκύτταρα παραθυρόφυλλων, όπως φαίνεται στο σχήμα 6. Ένα αποκόπτω τσιπ λογικής με έναν υψηλό λόγο διάστασης συνδέεται με τον αισθητήρα μέσω των microbumps με μια πίσσα 40 µm. Επομένως, ο συνολικός αριθμός των συνδέσεων είναι περίπου 38 000. Ο αισθητήρας επιτρέπει επίσης την έξοχη σε αργή κίνηση αναπαραγωγή ήχου σε 480 fps μέσω 8 megapixels.

Σχήμα 6. Συσσωρευμένος αισθητήρας εικόνας CMOS που χρησιμοποιεί τη συνδέοντας διαδικασία αγελάδων.
Το σχήμα 7 παρουσιάζει τάσεις απόδοσης για τους μεγάλους αισθητήρες εικόνας οπτικός-σχήματος, με 50 megapixels και 250 fps για τους αισθητήρες εικόνας πλήρης-35-χιλ.-σχήματος το 2021. Για να αυξήσει τον αριθμό των παράλληλων ΠΑΧ και να αυξήσει επαυξητικά το στατικό απομονωτή πλαισίων μνήμης τυχαίας προσπέλασης (SRAM), η διαδικασία καταπληκτικής επιτυχίας χρησιμοποιείται για να επιτύχει τη υψηλή επίδοση. Αφ' ετέρου, η διαδικασία αγελάδων χρησιμοποιείται στην αποδοτικότητα δαπανών ισορροπίας με την απόδοση των μεγάλων αισθητήρων οπτικός-σχήματος. Επίσης εισάγεται το 2021 ένας αισθητήρας εικόνας 3,6 ίντσας με 127 εκατομμύριο εικονοκύτταρα και η λογική τέσσερα πελεκά συσσωρευμένος χρησιμοποιώντας μια διαδικασία αγελάδων. Η επόμενη πρόκληση για τη διαδικασία αγελάδων είναι να αυξηθεί η ρυθμοαπόδοση της τοποθέτησης τσιπ στην γκοφρέτα στην παραγωγικότητα αύξησης.

Σχήμα 7. Τάσεις απόδοσης για τους μεγάλους οπτικούς αισθητήρες εικόνας σχήματος.
ΙΙΙ. παράλληλη αρχιτεκτονική εικονοκυττάρου
Στο προηγούμενο τμήμα, η αρχιτεκτονική αισθητήρων που χρησιμοποιεί τις συσσωρευμένες συσκευές χρησιμοποιήθηκε κυρίως για να αυξήσει το ποσοστό πλαισίων της στήλη-παράλληλης βασισμένης στην ΠΑΧ αρχιτεκτονικής. Αυτό το τμήμα παρουσιάζει μερικές προόδους βασισμένες στις εικονοκύτταρο-παράλληλες αρχιτεκτονικές χρησιμοποιώντας τις συνδέσεις $cu-$cu λεπτός-πισσών. Εδώ, τις συνδέσεις μεταξύ του αισθητήρα και τα στρώματα λογικής έχουν αλλάξει από TSVs στις υβριδικός-συνδεμένες συνδέσεις $cu-$cu, όπως φαίνεται στο σχήμα 8 (α). Σε μια διαμόρφωση TSV, οι γραμμές σημάτων καθοδηγούνται στο στρώμα λογικής στην περιφέρεια της σειράς εικονοκυττάρου. Αντίθετα, οι συνδέσεις $cu-$cu μπορούν να ενσωματωθούν άμεσα κάτω από το εικονοκύτταρο, και αυτές οι συνδέσεις επιτρέπουν να αυξήσουν τον αριθμό συνδέσεων. Οι πρόσφαές τάσεις σχετικά με το διάστημα σύνδεσης $cu-$cu παρουσιάζονται στο σύκο 8 (β). Η υβριδική συνδέοντας διαδικασία των αισθητήρων εικόνας απαιτεί τα εκατομμύρια των συνδέσεων $cu-$cu χωρίς ατέλειες σύνδεσης, ενώ το διάστημα επαφών μειώνεται βαθμιαία με τη σταθερή σύνδεση ενός μεγάλου αριθμού επαφών επιπλέον, το $cu-$cu 1µm είναι πρόσφατα αναφερόμενο υβριδικό διάστημα δεσμών. Αυτές οι συνδέσεις λεπτός-πισσών θα επιτρέψουν στις εικονοκύτταρο-παράλληλες αρχιτεκτονικές κυκλωμάτων για να κατασκευαστούν στις πρακτικές διαστάσεις εικονοκυττάρου.

Σχήμα 8. Συνδέσεων $cu-$cu χωρίζοντας κατά διαστήματα δομή και (β) διατομή συσκευών τάσεων (α) απλουστευμένη.
Α. συσσωρευμένη επέκταση κυκλωμάτων εικονοκυττάρου
Οι πολυάριθμες τεχνικές και οι εφαρμογές έχουν προταθεί στη λογοτεχνία για να βελτιώσουν την απόδοση εικονοκυττάρου μέσω της επέκτασης κυκλωμάτων εικονοκυττάρου, όπως πολύ καλά η ικανότητα (FWC), και για να εφαρμόσουν τις πρόσθετες λειτουργίες, όπως το σφαιρικό παραθυρόφυλλο. Το σχήμα 9 (α) και (β) παρουσιάζουν διαμόρφωση εικονοκυττάρου για το ενιαίο κέρδος μετατροπής και το διπλό κέρδος μετατροπής, αντίστοιχα. Η μικρότερη χωρητική υψηλή τάση εμπειρίας CFDs ταλαντεύεται από την οπτικοηλεκτρονική για τη χαμηλού θορύβου ανάγνωση, αλλά διαποτίζεται εύκολα από έναν μεγάλο αριθμό ηλεκτρονίων σημάτων. Εντούτοις, τα εικονοκύτταρα με τα διπλά κέρδη μετατροπής μεταστρέφονται από τη διαδοχική λειτουργία μεταξύ των δύο κερδών μετατροπής, επιτρέποντας τις χαμηλού θορύβου αναγνώσεις σε CFD και τις υψηλές αναγνώσεις δυναμικής περιοχής (HDR) σε CDCG επιπλέον, τα γενικά έξοδα περιοχής των πρόσθετων κρυσταλλολυχνιών και του υψηλού ψηφίσματος εικονοκυττάρου πυκνωτών επιτυγχάνονται με τον περιορισμό του ποσού ότι το μέγεθος εικονοκυττάρου μπορεί να μειωθεί. Το 2018, μια συσσωρευμένη επέκταση κυκλωμάτων εικονοκυττάρου με το διπλό κέρδος μετατροπής προτάθηκε τα πρόσθετα κυκλώματα εφαρμόστηκαν στο κατώτατο τσιπ μέσω των εικονοκύτταρο-παράλληλων συνδέσεων $cu-$cu, όπως φαίνεται στο σύκο 9 (γ). Με την αλλαγή μεταξύ των κερδών μετατροπής 20 και 200 µV/e-, ένα εικονοκύτταρο 1.5µm επιδείχθηκε επιτυχώς με μια δυναμική περιοχή 83,8 DB και χαμηλού θορύβου 0,8 ε-RMS. Όπως φαίνεται στο σχήμα 10, η εικονοκύτταρο-οριζόντια συσσωρευμένη διαμόρφωση κυκλωμάτων έχει εφαρμοστεί στη σφαιρική λειτουργία παραθυρόφυλλων τάση-περιοχών και το εικονοκύτταρο με το διπλό κέρδος μετατροπής. το 2019 κατέδειξε ένα σφαιρικό εικονοκύτταρο παραθυρόφυλλων 2,2 µm με μια αποδοτικότητα παραθυρόφυλλων πάνω από 100 DB. Τα εικονοκύτταρα κατάστασης προόδου με το διπλό σφαιρικό παραθυρόφυλλο κέρδους και τάση-περιοχών μετατροπής επιτυγχάνουν τα μεγέθη εικονοκυττάρου 0,8 µm και 2,3 µm, αντίστοιχα, χωρίς εικονοκύτταρο-ισόπεδο ξελέπιασμα κυκλωμάτων συσσώρευσης εντούτοις, οι συσσωρευμένες διαμορφώσεις εικονοκυττάρου αναμένονται ακόμα για να ενισχύσουν την απόδοση εικονοκυττάρου για τα μικρότερα εικονοκύτταρα.

Σχήμα 9. Διαμορφώσεις κυκλωμάτων εικονοκυττάρου (α) με το ενιαίο κέρδος μετατροπής, (β) με το διπλό κέρδος μετατροπής, και (γ) με το διπλό κέρδος μετατροπής και τα συσσωρευμένα εικονοκύτταρα με τις παράλληλες συνδέσεις $cu-$cu.

Σχήμα 10. Διαμόρφωση κυκλωμάτων εικονοκυττάρου ενός συσσωρευμένου σφαιρικού παραθυρόφυλλου τάση-περιοχών μέσω των εικονοκύτταρο-παράλληλων συνδέσεων $cu-$cu.
Β. εικονοκύτταρο παράλληλη ΠΑΧ
Δεδομένου ότι η έννοια της εικονοκύτταρο-παράλληλης ψηφιακής αναλογικής μεταλλαγής προτάθηκε το 2001, οι εικονοκύτταρο-παράλληλοι $cu-$cu-συνδεμένοι συσσωρευμένοι αισθητήρες εικόνας με τις υβριδικές συνδέοντας διαδικασίες έχουν προταθεί επίσης. Τα γενικά έξοδα περιοχής μέσα-εικονοκυττάρου στα σύνθετα κυκλώματα περιορίζουν σίγουρα το ψήφισμα εικονοκυττάρου, αλλά το 2017 ένας 4,1 συσσωρευμένος megapixel αισθητήρας εικόνας με μια σειρά-παράλληλη αρχιτεκτονική της ΠΑΧ προτάθηκε, ακολουθούμενος το 2018 από συσσωρευμένο τον αισθητήρα εικόνας μιας 1,46 megapixel παράλληλης ΠΑΧ. Η εικονοκύτταρο-παράλληλη αρχιτεκτονική της ΠΑΧ έχει επιτύχει το ψήφισμα Mpixel λόγω των λεπτών συνδέσεων $cu-$cu πισσών της υβριδικής συνδέοντας διαδικασίας. Όπως φαίνεται στο σχήμα 11, η ενιαίος-κλίση ΠΑΧ χρησιμοποιείται στις εικονοκύτταρο-παράλληλες και παραδοσιακές στήλη-παράλληλες αρχιτεκτονικές, αλλά χωρίς κυκλώματα οπαδών πηγής. Οι ενισχυτές κρυσταλλολυχνιών -εικονοκυττάρου είναι ενσωματωμένοι άμεσα στους συγκριτές, που συνδέουν κάθε εικονοκύτταρο με το κατώτατο τσιπ μέσω δύο συνδέσεων $cu-$cu. Λόγω του περιορισμού περιοχής του μετρητή, ο γκρίζος κώδικας ορίζεται στους σύρτες -εικονοκυττάρου, και οι ψηφιακές σωληνώσεις ανάγνωσης έχουν εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας τις ΠΑΧ κάτω από τη σειρά εικονοκυττάρου.

Σχήμα 11. Διαμόρφωση κυκλωμάτων της εικονοκύτταρο-παράλληλης ΠΑΧ.
Το σχήμα 12 (α) παρουσιάζει τσιπ πρωτοτύπων με μια εικονοκύτταρο-παράλληλη αρχιτεκτονική της ΠΑΧ αν και η κάθε ΠΑΧ εφαρμόζεται με μια πίσσα εικονοκυττάρου μόνο 6,9 µm, όπου το ήρεμο ρεύμα του συγκριτή περιορίζεται στο NA 7,74, το πάτωμα θορύβου λόγω του αποτελεσματικού ελέγχου εύρους ζώνης που καταστέλλεται σε 8,77 e−rms. Όλες οι εικονοκύτταρο-παράλληλες ΠΑΧ λειτουργούν ταυτόχρονα ως σφαιρικό παραθυρόφυλλο επομένως, όπως φαίνεται στο σχήμα 12 (γ), καμία κυλώντας διαστρέβλωση αεροπλάνων παραθυρόφυλλων εστιακή όπως φαίνεται στο σχήμα 12 (β) δεν παρατηρείται στις εικόνες που συλλαμβάνονται χρησιμοποιώντας το πρωτότυπο. Οι εικονοκύτταρο-παράλληλες αρχιτεκτονικές της ΠΑΧ συνεχίζουν να αναπτύσσονται. Η πιό πρόσφατη εργασία παρουσιάζει το 2020 μια πίσσα εικονοκυττάρου 4,6 µm, μια δυναμική περιοχή του 127-DB, και έναν θόρυβο 4.2e−rms, και μια εργασία 4,95 µm και έναν θόρυβο 2.6e−rms.

Σχήμα 12. Εφαρμογή -τσιπ μιας εικονοκύτταρο-παράλληλης ΠΑΧ. (α) μικρογράφημα του τσιπ. (β) εικόνες που συλλαμβάνονται χρησιμοποιώντας τη λειτουργία παραθυρόφυλλων κυλίσματος και (γ) χρησιμοποιώντας τη σφαιρική λειτουργία παραθυρόφυλλων.
Γ. παράλληλος μετρητής φωτονίων εικονοκυττάρου
Η μετρώντας απεικόνιση φωτονίων, επίσης γνωστή ως κβαντική απεικόνιση, είναι μια ελπιδοφόρος τεχνική για την εικόνα συλλαμβάνει με τη χωρίς θόρυβο ανάγνωση και την υψηλή απεικόνιση δυναμικής περιοχής (HDR). Οι φωτόνιο-μετρώντας αισθητήρες εικόνας που χρησιμοποιούν τις διόδους χιονοστιβάδων ενιαίος-φωτονίων (SPADs) είναι μια από τις προκλήσεις της εικονοκύτταρο-παράλληλης ψηφιακής αναλογικής μεταλλαγής μέσω της συσσώρευσης των τεχνικών. Το ρεύμα χιονοστιβάδων προκαλείται από ένα ενιαίο φωτοηλεκτρόνιο, και ελλείψει οποιουδήποτε θορύβου από τα αναλογικά προηγούμενα στοιχεία κυκλώματος, το γεγονός μπορεί να αντιμετωπισθεί ψηφιακά ως αρίθμηση φωτονίων. Αυτό απαιτεί την εφαρμογή των σύνθετων κυκλωμάτων για κάθε SPAD εκτιμώντας ότι συσσωρευμένες τις δομές συσκευών με το εικονοκύτταρο οι συνδέσεις έχουν τη δυνατότητα για την ιδιαίτερα ενσωματωμένη μετρώντας απεικόνιση φωτονίων.
Ένας φωτόνιο-μετρώντας αισθητήρας εικόνας SPAD με μια δυναμική περιοχή 124 DB και της χρησιμοποίησης ενός subframe που παρεκτείνει την αρχιτεκτονική αναφέρθηκε το 2021. Μια πίσω πλευρά-φωτισμένη σειρά εικονοκυττάρου διόδων χιονοστιβάδων ενιαίος-φωτονίων (βισμουθίου) (SPAD) συσσωρεύεται στο κατώτατο τσιπ, και τα στοιχεία κυκλώματος ανάγνωσης συνδέονται μέσω του εικονοκύτταρο-παράλληλου $cu-$cu, όπως φαίνεται στο σχήμα 13 (α). Σχ. 13 (β) είναι ένα σχηματικό διάγραμμα μιας μονάδας εικονοκυττάρου. Κάθε εικονοκύτταρο έχει έναν ψηφιακό μετρητή κυματισμών 9 β (ΣΟ) που μετρά τον αριθμό συναφών φωτονίων. Η υπερχείλιση φέρνει () από το μετρητή επιστρέφεται αποσβήνει το κύκλωμα για να ελέγξει την ενεργοποίηση SPAD και να κλείσει τον κώδικα συγχρονισμού με το μάνταλο (TC). Ένας κώδικας συγχρονισμού 14 β (TC) ορίζεται έπειτα σε όλα τα εικονοκύτταρα και αγνοεί το μετρητή όταν των αλλαγών σημαιών, όπως φαίνεται στο διάγραμμα συγχρονισμού στο σχήμα 14. Διαβάστε έξω 9 αριθμήσεις β των φωτονίων ή έκλεισε 14 β TCs με το μάνταλο και λαμβάνει όλες τις αριθμήσεις φωτονίων ακριβώς στους όρους χαμηλού φωτός χωρίς αντίθετη υπερχείλιση. Εντούτοις, όταν καταγράφουν οι αντίθετες υπερχειλίσεις στους φωτεινούς ελαφριούς όρους, το ξεχειλίζοντας εικονοκύτταρο το χρόνο και παρεκτείνουν τον πραγματικό αριθμό συναφών φωτονίων σε όλη την έκθεση.

Σχήμα 13. Μετρώντας αισθητήρας εικόνας φωτονίων. (α) διαμόρφωση τσιπ. (β) απλουστευμένο διάγραμμα κυκλώματος εικονοκυττάρου.

Σχήμα 14. Διάγραμμα συγχρονισμού για τον υπολογισμό και subframe την παρέκταση φωτονίων.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 15 (α), μια δυναμική περιοχή 124 DB έχει καταδειχθεί χωρίς οποιαδήποτε υποβάθμιση σε σήματος προς θόρυβο αναλογία (SNR). Το SNR μετά από την αντίθετη υπερχείλιση υπό τους φωτεινούς ελαφριούς όρους παραμένει σε 40 DB πέρα από την εκτεταμένη δυναμική περιοχή, δεδομένου ότι οι αληθινές μετρώντας διαδικασίες φωτονίων μπορούν να μετρήσουν μέχρι 10 240 φωτόνια, ή τα subframes 9 μπιτ × 20. Το σχήμα 15 (β) παρουσιάζει εικόνα HDR που συλλαμβάνεται σε 250 fps λόγω της λειτουργίας σφαιρικών παραθυρόφυλλων και 20 subframe HDR, κανένα χειροποίητο αντικείμενο κινήσεων δεν παρατηρήθηκε ακόμη και με έναν περιστρεφόμενο ανεμιστήρα 225 περιστροφών/λεπτό. Η παρέκταση 20 subframe καταστέλλει αποτελεσματικά τα χειροποίητα αντικείμενα κινήσεων, όπως φαίνεται στο σύκο 15 (γ). SPAD απαιτεί μια υψηλή προκατειλημμένη τάση περίπου 20 Β και εικονοκύτταρο-παραλληλίζει να προκαλέσει των ανιχνευτών σε μια χαμηλή τάση ανεφοδιασμού. Τα εικονοκύτταρα SPAD με τις μικρές πίσσες είναι συχνά δύσκολο να επιτευχθούν λόγω της συσκευής την απομόνωση μεταξύ των διαφορετικών τάσεων ανεφοδιασμού. Εντούτοις, η συσσωρευμένη δομή συσκευών χωρίζει αποτελεσματικά τα στρώματα λογικής SPAD και CMOS, με αυτόν τον τρόπο επιταχύνοντας την ανάπτυξη των μικρών διαμορφώσεων εικονοκυττάρου με SPAD και την εκτεταμένη λειτουργία.

Σχήμα 15. Αποτελέσματα μέτρησης του υπολογισμού φωτονίων. (α) δυναμική περιοχή και σήματος προς θόρυβο αναλογία. (β) συλλήφθείη εικόνα HDR. (γ) συλλήφθείη εικόνα με την καταστολή χειροποίητου αντικειμένου κινήσεων.
IV. επέκταση της αντίληψης της ικανότητας
Εκτός από την προηγουμένως εισαχθείσα δυναμική περιοχή και τις σφαιρικές ικανότητες παραθυρόφυλλων, η συσσωρευμένη τεχνολογία συσκευών όχι μόνο βελτιώνει την ποιότητα εικόνας της αρχιτεκτονικής αισθητήρων, αλλά και ενισχύει τις ικανότητες αντίληψης όπως το χωρικό βάθος, η χρονική αντίθεση αισθαμένος, και η αόρατη ελαφριά απεικόνιση.
Α. χωρικό βάθος
Όπως περιγράφεται στην παράγραφο IIIC, η συσσωρευμένη δομή συσκευών με την υβριδική σύνδεση $cu-$cu είναι μια ελπιδοφόρος προσέγγιση για την πρακτική τεχνολογία SPAD σε ένα ευρύ φάσμα των εφαρμογών και μειώνει την πίσσα εικονοκυττάρου SPAD σε λιγότερο από 10 µm. Για να βελτιώσει την αποδοτικότητα ανίχνευσης φωτονίων (PDE) και να μειώσει την οπτική λογομαχία με τη μικρή πίσσα εικονοκυττάρου, μια σειρά εικονοκυττάρου βισμουθίου SPAD συμπεριλαμβανομένης της πλήρους απομόνωσης τάφρων (FTI) και της σύνδεσης $cu-$cu αναφέρθηκε το 2020. Όπως φαίνεται στο σχήμα 16, στη συσσωρευμένη βισμούθιο δομή SPAD, η σειρά εικονοκυττάρου SPAD είναι απολύτως ανοικτή στο συναφές φως, και όλες οι κρυσταλλολυχνίες εικονοκυττάρου εφαρμόζονται στο κατώτατο τσιπ. Θαμμένες οι μέταλλο βοήθειες FTI καταστέλλουν τη λογομαχία με τα παρακείμενα εικονοκύτταρα. Τα εικονοκύτταρα πισσών SPAD 10µm χαρακτηρίζουν ένα 7-µm-παχύ στρώμα πυριτίου για να βελτιώσουν την ευαισθησία των near-infrared μετρήσεων φασματοσκοπίας (NIR) και να επιτύχουν υψηλό PDEs πάνω από 31,4% και 14,2% σε 850 NM και 940 NM, αντίστοιχα.

Σχήμα 16. Δομή συσκευών SPAD. (Α) FI SPAD. (β) δις-συσσωρευμένο SPAD.
Το 2021, 189 × 600 άμεσος αισθητήρας χρόνος--πτήσης SPAD (ToF) που χρησιμοποιεί ένα δις-συσσωρευμένο SPAD αναφέρονται για τα αυτοκίνητα συστήματα ραντάρ με ακτίνες laser. Όλα τα προηγούμενα κυκλώματα εικονοκυττάρου εφαρμόζονται στο ελλοχεύον τσιπ κάτω από τη σειρά SPAD, όπως φαίνεται στο σχήμα 17. Σε ένα σύστημα ραντάρ με ακτίνες laser, όταν παραλαμβάνεται ένας απεικονισμένος σφυγμός λέιζερ, το SPAD παράγει έναν σφυγμό ώθησης με έναν νεκρό χρόνο 6 NS και τον διαβιβάζει σε έναν χρόνος--ψηφιακό μετατροπέα (TDC). Τα τσιπ κορυφών και κατώτατων σημείων χρησιμοποιούν 90 NM SPAD και 40 διαδικασίες NM CMOS με 10 στρώματα χαλκού, αντίστοιχα. Λόγω της συσσωρευμένης δομής, ο αισθητήρας περιλαμβάνει ένα κύκλωμα ανίχνευσης σύμπτωσης, ένα TDC και έναν επεξεργαστή ψηφιακών σημάτων (DSP) ως δομικές μονάδες για την αντίληψη βάθους. Ο άμεσος αισθητήρας ToF εκθέτει μια ακρίβεια απόστασης 30 εκατ. πέρα από μια εκτεταμένη σειρά μέχρι 200 μ, επιτρέποντας σε το για να ανιχνεύσει τα αντικείμενα με την ανακλαστικότητα 95% στον ήλιο σε 117k Λουξεμβούργο.

Σχήμα 17. Συσσωρευμένο βισμούθιο SPAD με τον άμεσο αισθητήρα βάθους ToF.
Η συσσωρευμένη βισμούθιο δομή SPAD είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην SPAD-βασισμένη απεικόνιση και βάθος αισθαμένος με τις βελτιωμένες ιδιότητες. Η δομή σωρών βισμουθίου βελτιώνει την κβαντική αποδοτικότητα και χωρίζει το SPADs και τα κυκλώματα στα βέλτιστα στρώματα πυριτίου έναντι των συμβατικών εικονοκυττάρων που τοποθετούν τα κυκλώματα δίπλα σε κάθε SPAD. Επομένως, η συσσωρευμένη εφαρμογή υπερνικά τους παραδοσιακούς περιορισμούς των αισθητήρων SPAD και είναι κατάλληλη για ένα ευρύτερο φάσμα των εφαρμογών.
Β. αντίληψη χρονικής αντίθεσης
Οι γεγονός-βασισμένοι στο αισθητήρες όρασης (EVS) ανιχνεύουν προετοιμασμένη αντίθεσης ενιαίος-εικονοκυττάρου τα χρονικά ανωτέρω σχετικά κατώτατα όρια για να ακολουθήσουν τη χρονική εξέλιξη των σχετικών ελαφριών αλλαγών και να καθορίσουν τα σημεία δειγματοληψίας για τις frameless εικονοκύτταρο-ισόπεδες μετρήσεις της απόλυτης έντασης. Δεδομένου ότι EVS αναφέρθηκε αρχικά το 2006, πολλές εφαρμογές που χρησιμοποιούν EVS έχουν προταθεί, όπως η μεγάλη ταχύτητα και η χαμηλής ισχύος μηχανική όραση λόγω της χρονικής ακρίβειας των καταγραμμένων στοιχείων, της έμφυτης καταστολής του χρονικού πλεονασμού που οδηγεί στις μειωμένες δαπάνες μετα-επεξεργασίας και ευρύ φάσμα των -σεναρίων. Ο ΔΡ λειτουργία. Αν και το μέγεθος εικονοκυττάρου μειώθηκε στην πίσσα 9 µm το 2019 μέσω των δομών βισμουθίου, EVS πάσχει από το μεγάλο μέγεθος εικονοκυττάρου και το συχνά μικρό ψήφισμα λόγω της εκτενούς εικονοκύτταρο-ισόπεδης επεξεργασίας αναλογικού σήματος. Επομένως, όφελος EVSs ιδιαίτερα από τις προόδους στις συσσωρευμένες δομές συσκευών με τις συνδέσεις $cu-$cu εικονοκύτταρο-κλίμακας.
1280 × 720 εικονοκύτταρο δις-συσσωρευμένο πίσσα EVS 4.86µm αναφέρθηκαν το 2020. Το σχήμα 18 παρουσιάζει το διάγραμμα φραγμών εικονοκυττάρου της λειτουργίας ανίχνευσης αντίθεσης (CD) και σχηματικό διάγραμμα των ασύγχρονων φραγμών λογικής διεπαφών και κράτους ανάγνωσης -εικονοκυττάρου. Ο photocurrent μετατρέπεται σε ένα σήμα τάσης, Vlog, και η αλλαγή αντίθεσης λαμβάνεται από την ασύγχρονη του δέλτα διαμόρφωση (ADM) που ανιχνεύεται χρησιμοποιώντας έναν συγκριτή ισόπεδος-περάσματος. Το δις-συσσωρευμένο EVS στο σχήμα 19 (α) επιτυγχάνει σειρά-ισόπεδα timestamps 1-µs, ένα μέγιστο ποσοστό γεγονότος 1,066 δισεκατομμύριο γεγονότων ανά δευτερόλεπτο (eps), και μια σχηματοποιώντας σωλήνωση στοιχείων 35 nW/pixel και 137 pJ/event για τη μεγάλη ταχύτητα, χαμηλής ισχύος εφαρμογές μηχανικής όρασης. Το σχήμα 19 (β) παρουσιάζει λειτουργία αισθητήρων για μερικές εφαρμογές παραδείγματος. Οι καταγραφές σκηνής κυκλοφορίας γύρω από 1 Λουξεμβούργο καταδεικνύουν την ευαισθησία αντίθεσης χαμηλού φωτισμού. Η υψηλή χρονική ακρίβεια από τα εικονοκύτταρα χαμηλός-λανθάνουσας κατάστασης και οι διαδικασίες μεγάλης ανάγνωσης επιτρέπουν στον αισθητήρα για να αποκωδικοποιήσουν χρόνος-κωδικοποιημένα δομημένα ελαφριά σχέδιο στις τρισδιάστατες εφαρμογές αντίληψης βάθους. Το σχήμα 20 παρουσιάζει την τάση της πίσσας εικονοκυττάρου σε EVS. Λόγω της συσσωρευμένης τεχνολογίας συσκευών, το μέγεθος εικονοκυττάρου EVS είναι τώρα κάτω από την πίσσα 5 µm για τις πρακτικές περιπτώσεις χρήσης των megapixels.

Σχήμα 18. Διάγραμμα φραγμών εικονοκυττάρου EVS

Σχήμα 19. Δις-συσσωρευμένο EVS και το παράδειγμα εφαρμογής του. (α) μικρογράφημα του τσιπ. (β) παραδείγματα εφαρμογής.

Γ. αόρατη ελαφριά απεικόνιση
Η συσσωρευμένη τεχνολογία συσκευών διευκολύνει επίσης την αόρατη ελαφριά απεικόνιση χρησιμοποιώντας τους φωτοανιχνευτές μη-πυριτίου στην υβριδική ολοκλήρωση. Τα παραδείγματα των φωτοανιχνευτών μη-πυριτίου με την υβριδική ολοκλήρωση περιλαμβάνουν τους φωτοανιχνευτές InGaAs, τους φωτοανιχνευτές Γερμανία--Si, και τις οργανικές φωτοαγώγιμες ταινίες. Σε αυτό το τμήμα, τα πρόσφατα αποτελέσματα των αισθητήρων InGaAs που χρησιμοποιούν την υβριδική σύνδεση $cu-$cu συνοψίζονται.
Η ζήτηση για την απεικόνιση στην υπέρυθρη (SWIR) σειρά μικροκύματος (δηλ. μήκη κύματος μεταξύ 1000 και 2000 NM) έχει αυξηθεί για τις βιομηχανικές, επιστημονικές, ιατρικές και εφαρμογές ασφάλειας. Οι συσκευές InGaAs έχουν χρησιμοποιηθεί στους αισθητήρες SWIR επειδή οι ιδιότητες απορρόφησής τους στη σειρά SWIR δεν μπορούν να καλυφθούν από τις πυρίτιο-βασισμένες στην συσκευές. Στους συμβατικούς αισθητήρες InGaAs, κάθε εικονοκύτταρο της σειράς φωτοδιόδων (PDA) συνδέεται με ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα ανάγνωσης (ROIC) μέσω ενός υβριδίου κτύπημα-τσιπ χρησιμοποιώντας τις προσκρούσεις. Αυτή η δομή περιπλέκει χαρακτηριστικά την επεξεργασία των σειρών εικονοκυττάρου λεπτός-πισσών λόγω της περιορισμένης εξελιξιμότητας των προσκρούσεων. Το 2019, ένας αισθητήρας εικόνας InGaAs εισήχθη σπου κάθε εικονοκύτταρο 5µm του PDA συνδέθηκε με το ROIC χρησιμοποιώντας τη σύνδεση $cu-$cu. InGaAs/InP οι ετεροδομές αυξήθηκαν epitaxially στα μικρά διαθέσιμα στο εμπόριο υποστρώματα InP με τις διαμέτρους λιγότερο από 4. Όπως φαίνεται στο σχήμα 21, οι κρυσταλλικές γκοφρέτες InGaAs/InP είναι χωρισμένες σε τετράγωνα στα τσιπ και μεταφερμένες στις μεγάλες γκοφρέτες πυριτίου που χρησιμοποιούν μια IIIV διαδικασία κύβος--πυριτίου. Μετά από την επεξεργασία των μαξιλαριών $cu, το ΙΙΙ-V/Si heterowafer χρησιμοποιεί τη σύνδεση $cu-$cu για να συνδέσει κάθε IIIV εικονοκύτταρο με το ROIC με το μίγμα ROIC. Το σχήμα 22 παρουσιάζει την τάση πισσών επαφών για τις προσκρούσεις κτύπημα-τσιπ και σύνδεση $cu-$cu για τους αισθητήρες InGaAs. Το υβρίδιο κτύπημα-τσιπ που χρησιμοποιεί τις προσκρούσεις, η παραδοσιακή μέθοδος τους αισθητήρες InGaAs, δεν είναι κατάλληλο για την πίσσα εικονοκυττάρου λόγω των στενών περιθωρίων διαδικασίας και της φτωχής επανάληψης. Εντούτοις, η υβριδοποίηση $cu-$cu έχει χρησιμοποιηθεί για τη μαζική παραγωγή των αισθητήρων εικόνας CMOS με τις υψηλές παραγωγές από το 2016 και είναι μια βασική τεχνολογία για το ξελέπιασμα διασυνδέει στους αισθητήρες InGaAs. Το σχήμα 22 επίσης παρουσιάζει ένα παράδειγμα μιας εφαρμογής που περιλαμβάνει τον έλεγχο επιθεώρησης και ασφάλειας σε ένα ομιχλώδες σενάριο. Κατά συνέπεια, οι αισθητήρες εικόνας InGaAs επιτρέπουν την απεικόνιση HD SWIR μέσω των εικονοκύτταρο-ισόπεδων συνδέσεων $cu-$cu.

Σχήμα 21. Διάγραμμα ροής διαδικασίας για την επεξεργασία αισθητήρων εικόνας InGaAs.

Σχήμα 22. Τάσεις πισσών επαφών προσκρούσεων κτύπημα-τσιπ και παραδείγματα εφαρμογής για τους αισθητήρες σύνδεσης $cu-$cu και InGaAs.
V. έξυπνοι αισθητήρες όρασης
Η ζήτηση για τα προϊόντα καμερών με τις ικανότητες επεξεργασίας AI αυξάνεται στο Διαδίκτυο της αγοράς πραγμάτων (IoT), τις λιανικές, έξυπνες πόλεις, και παρόμοιες εφαρμογές. Η δύναμη επεξεργασίας AI σε τέτοιες συσκευές ακρών μπορεί να αντιμετωπίσει μερικά από τα ζητήματα που συνδέονται με τα καθαρά συστήματα υπολογισμού σύννεφων, όπως η λανθάνουσα κατάσταση, οι επικοινωνίες σύννεφων, οι δαπάνες επεξεργασίας, και οι ανησυχίες μυστικότητας. Η ζήτηση στην αγορά για τις έξυπνες κάμερες με τις ικανότητες επεξεργασίας AI περιλαμβάνει το μικρό μέγεθος, το χαμηλότερο κόστος, τη χαμηλής ισχύος κατανάλωση, και την ευκολία της εγκατάστασης. Εντούτοις, συμβατική παραγωγή αισθητήρων εικόνας CMOS μόνο τα ακατέργαστα στοιχεία της συλλήφθείης εικόνας. Επομένως, κατά ανάπτυξη μιας έξυπνης κάμερας με τις ικανότητες επεξεργασίας AI, την είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιλαμβάνουν τον επεξεργαστή σημάτων εικόνας (ISP), τη συνελικτική νευρική επεξεργασία δικτύων (CNN), το DRAM, και άλλες ικανότητες.
Ένας συσσωρευμένος αισθητήρας εικόνας CMOS που αποτελείται από 12,3 megapixels και ένα DSP που αφιερώθηκε στον υπολογισμό CNN αναφέρθηκε το 2021. Όπως φαίνεται στο σχήμα 23, ο αισθητήρας περιέχει μια ενσωματωμένη λύση με την πλήρη εικόνα συλλαμβάνει τη μεταφορά στον επεξεργαστή συμπεράσματος CNN και μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία σε 120 fps, συμπεριλαμβανομένης της εικόνας συλλαμβάνει τη χρησιμοποίηση 4,97 TOPS/W DSP και επεξεργασία -τσιπ CNN. Ο φραγμός επεξεργασίας έχει ISP για εισαγμένη τη CNN προεπεξεργασία, ένα υποσύστημα DSP που βελτιστοποιούνται για την επεξεργασία CNN, και ένα 8-ΜΒ L2 SRAM για την αποθήκευση των βαρών CNN και της μνήμης χρόνου εκτέλεσης. Το σχήμα 24 παρουσιάζει μερικά παραδείγματα των αποτελεσμάτων συμπεράσματος CNN χρησιμοποιώντας MobileNet v1. Το υποσύστημα DSP κατέδειξε τα παρόμοια αποτελέσματα συμπεράσματος σε TensorFlow. Οι έξυπνοι αισθητήρες όρασης είναι σε θέση να τρέξουν την πλήρη διαδικασία συμπεράσματος CNN στον αισθητήρα, και μπορούν παραγωγή οι συλλήφθείες εικόνες ως ακατέργαστα στοιχεία και αποτελέσματα συμπεράσματος CNN στο ίδιο πλαίσιο μέσω της διεπαφής MIPI. Ο αισθητήρας υποστηρίζει επίσης την παραγωγή των αποτελεσμάτων συμπεράσματος CNN μόνο από τη διεπαφή SPI για να επιτρέψει τις μικρές κάμερες και να μειώσει την κατανάλωση ισχύος και το κόστος συστημάτων. Ο επεξεργαστής συμπεράσματος CNN στον αισθητήρα επιτρέπει στους χρήστες για να προγραμματίσει τα αγαπημένα πρότυπα AI τους στην ενσωματωμέν