8 800 2000 835
ПН-ПТ с 10:00 до 17:00
info@kitcam.ru

Таблица современных сенсоров изображения SOI

Автор: Видеокомплект Дата: 25.04.2021 Просмотров: 3882 Комментарии: 0

SOI датчики изображения CMOS для современных систем видеонаблюдения

Высокочувствительные сенсоры изображения нового поколения для профессиональных камер безопасности, IP-видеонаблюдения и HD-систем.

SOI датчики изображения

SOI датчики изображения обладают высокой чувствительностью при работе в условиях слабого освещения и отличаются низким уровнем темнового тока, который является одной из основных причин возникновения шумов на изображении.

Компания SOI сотрудничает с ведущими мировыми производителями процессоров обработки изображения для оптимизации технологических процессов и достижения максимально эффективного соотношения между качеством изображения, производительностью и стоимостью.

Технологические особенности SOI CMOS-сенсоров

В дополнение к сотрудничеству с производственными партнёрами по выпуску кремниевых компонентов компания SOI разработала собственную цепочку поставок, позволяющую выпускать сенсоры в различных форматах упаковки.

Формат CSP (Chip Scale Package) для мобильных устройств.
Формат COB (Chip On Board) для специализированных решений.
Керамические и органические корпуса для IP-камер и систем безопасности.

Такой подход позволяет использовать сенсоры SOI в широком спектре устройств — от компактных мобильных систем до профессионального оборудования видеонаблюдения.

Применение SOI сенсоров в видеонаблюдении

Компания SOI является разработчиком и производителем современных CMOS-датчиков изображения, предназначенных для профессионального рынка безопасности и систем видеоконтроля.

Производство сенсоров осуществляется с применением современных технологических процессов на высокотехнологичных производственных площадках.

Основные преимущества SOI CMOS-сенсоров:

Высокая чувствительность при слабом освещении.
Улучшенная работа в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR).
Минимальный уровень цифровых шумов.
Расширенный диапазон рабочих температур.
Стабильная работа в профессиональных системах видеонаблюдения.

SOI для HD и IP-видеокамер

Технологии обработки изображения SOI идеально подходят для применения в современных системах видеонаблюдения, включая аналоговые HD-камеры и HD-IP камеры высокого разрешения.

Использование данных сенсоров позволяет получать более детализированное изображение, улучшенную цветопередачу и высокую информативность видеопотока даже при недостаточном уровне освещения.

Партнёрство с производителями ISP-процессоров

SOI сотрудничает с ведущими производителями ISP-процессоров для точной настройки характеристик сенсоров изображения.

Такая оптимизация позволяет добиться высокого качества изображения, соответствующего требованиям современных производителей камер безопасности и профессиональных систем видеонаблюдения.

Модельный ряд основных сенсоров изображения SOI

JX-V01

JX-V01 — высокопроизводительный VGA-сенсор изображения, разработанный для объективов с оптическим форматом 1/4", которые широко применяются в системах видеонаблюдения.

Сенсор использует пиксельную технологию SOI с размером пикселя 5,6 мкм. Обеспечивает скорость работы до 100 кадров в секунду через стандартные интерфейсы DVP или MIPI.

Высокая чувствительность при слабом освещении;
Поддержка программируемых функций обработки изображения;
Автоматические режимы настройки параметров;
Совместимость со стандартами управления сенсорами SOI.

JX-H22

JX-H22 — сенсор изображения, предназначенный для популярных объективов формата 1/4", применяемых в IP-камерах видеонаблюдения и автомобильных системах записи DVR.

В основе используется технология SOI с размером пикселя 3,0 мкм. Сенсор обеспечивает скорость до 30 кадров в секунду через стандартные интерфейсы DVP или MIPI.

Оптимизирован для систем IP-видеонаблюдения;
Поддержка автоматических функций обработки изображения;
Программируемые параметры работы сенсора;
Совместимость с платформами SOI CMOS.

JX-H42

JX-H42 — развитие модели JX-H22 и один из продуктов SOI, ориентированный на применение в современных системах видеонаблюдения.

Это HD-сенсор с разрешением 1 Мп (720p), предназначенный для объективов с оптическим форматом 1/4". Он применяется в IP-камерах, системах безопасности и аналоговых HD-системах видеонаблюдения.

Сенсор использует улучшенную технологию пикселей SOI размером 3,0 мкм и обеспечивает скорость до 60 кадров в секунду через интерфейсы DVP или MIPI.

Высокое качество изображения HD 720p;
Улучшенная чувствительность при недостаточном освещении;
Поддержка автоматических функций обработки изображения;
Программируемое управление параметрами сенсора.

JX-H61

JX-H61 — HD-сенсор изображения с разрешением 1 Мп (720p), разработанный для пользователей с повышенными требованиями к качеству изображения. Предназначен для объективов с оптическим форматом 1/3", который является одним из наиболее распространённых форматов для систем CCTV, аналоговых HD-камер и сетевых HD-камер.

Сенсор использует технологию пикселя SOI размером 3,75 мкм с повышенной чувствительностью в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR).

Разрешение HD 720p;
Поддержка скорости до 30 кадров в секунду;
Интерфейсы подключения DVP и MIPI;
Улучшенная чувствительность при слабом освещении;
Поддержка программируемых и автоматических функций обработки изображения.

JX-F02

JX-F02 — 2-мегапиксельный CMOS-сенсор Full HD 1080p от компании SOI, разработанный для систем, где требуется повышенная производительность и высокая чувствительность при использовании объективов формата 1/2,7".

Сенсор использует новую технологию пикселей SOI размером 3,0 мкм, которая обеспечивает низкий уровень шума и улучшенные характеристики темнового тока.

Разрешение Full HD 1080p;
Высокая чувствительность изображения;
Сниженный уровень шумов;
Поддержка скорости до 60 кадров в секунду;
Интерфейсы DVP и MIPI;
Применение в системах безопасности, спортивных камерах и автомобильных видеорегистраторах.

JX-F22

JX-F22 — перспективный Full HD 1080p сенсор изображения с разрешением 2 Мп, являющийся усовершенствованной версией модели JX-F02.

Данный сенсор использует обновлённую технологию пикселей SOI размером 3,0 мкм, обеспечивающую низкий уровень шума и улучшенные характеристики темнового тока.

JX-F22 получил широкое распространение в системах видеонаблюдения, камерах безопасности и профессиональных решениях обработки изображения.

Разрешение Full HD 1080p;
Размер пикселя 3,0 мкм;
Высокая чувствительность при недостаточном освещении;
Оптимизирован для CCTV и IP-камер;
Поддержка современных процессоров обработки изображения.

Таблица современных сенсоров изображения SOI для видеонаблюдения

Модель сенсора	Разрешение	Размер пикселя, мкм	Оптический формат	Частота кадров	Корпус	Решение
JX-V01	VGA	5.6	1/4"	100 fps	CSP	RAW
JX-H42	720p	3.0	1/4"	60 fps	CSP	RAW
JX-H62 New!	720p	3.0	1/4"	60 fps	CSP	RAW
JX-H61	720p	3.75	1/3"	60 fps	CSP	RAW
JX-H65 New!	960p	3.75	1/3"	60 fps	CSP	RAW; HDR доступен
JX-F02	1080p Full HD	3.0	1/2.7"	60 fps	CSP	RAW; HDR доступен
JX-F22 New!	1080p Full HD	3.0	1/2.7"	60 fps	CSP	RAW; HDR доступен
JX-K02 New!	4 Мп	2.2	1/2.7"	60 fps	CSP	RAW; HDR доступен
JX-K03 New!	5 Мп	3.0	1/2.5"	60 fps	CSP	RAW; HDR доступен

История развития технологии SOI BSI CMOS

История развития технологий SOI

Сенсоры изображения SOI BSI

Компания SOI является одним из крупных поставщиков сенсоров изображения. При этом компания одной из первых перешла на производство CMOS BSI-типов сенсоров изображения, начиная с 2008 года.

Ниже приводится пример описания технологии и методики изготовления первых BSI CMOS сенсоров изображения SOI.

Достойные в производстве датчики изображения с задней подсветкой

Дата публикации: 3 декабря 2008 года.

Этот процесс основан на технологии SOI.

Спрос на более качественные камеры в менее дорогих мобильных телефонах подталкивает исследователей к поиску высокопроизводительных датчиков изображения для этого экономичного сегмента рынка.

В прошлом году исследовательская группа из MagnaChip и JPL представила доклад на Международной конференции по электронным устройствам (IEDM 2007, Вашингтон, округ Колумбия), демонстрирующий разработку пригодного для производства монолитного датчика с задней подсветкой (BSI) с пикселями размером 2,2 мкм.

Мы использовали недорогие стандартные технологии изготовления и доступные технологические модули.

По сравнению с обычным датчиком с передней подсветкой (FSI), наш 2-мегапиксельный (MP) сенсор показал сопоставимые характеристики темнового тока и уровня шума, но при этом обеспечил значительно более высокую квантовую эффективность (QE) и чувствительность.

Особенности конструкции BSI-пикселя

Как показано на рисунке, высота оптического стека для пикселя BSI значительно меньше, что обеспечивает существенные преимущества в отношении эффективного количества пикселей и отношения f/(эффективное фокусное расстояние).

Кроме того, благодаря высокому показателю преломления кремния свет фокусируется в центре пикселя, а оптическая энергия эффективно удерживается внутри фоточувствительной области.

Производительность 2-мегапиксельного сенсора MagnaChip

Разработка 2-мегапиксельного сенсора стала важным этапом развития технологии BSI CMOS, продемонстрировав возможность создания высокочувствительных сенсоров изображения с улучшенными характеристиками для компактных камер.

Преимущества технологии BSI по сравнению с FSI

По сравнению с традиционными сенсорами с фронтальной подсветкой FSI (Front Side Illumination), новый 2-мегапиксельный сенсор BSI показал:

сопоставимый уровень темнового тока;
низкий уровень шумов изображения;
значительно более высокую квантовую эффективность (QE);
повышенную чувствительность при недостаточном освещении.

Особенности конструкции BSI-пикселя

Главное преимущество технологии BSI заключается в уменьшенной высоте оптического слоя над пикселем. Это позволяет эффективнее использовать площадь фоточувствительной области и повышает эффективность регистрации света.

Благодаря высоким оптическим свойствам кремния световые лучи лучше фокусируются в центре пикселя, а энергия света эффективнее удерживается внутри фоточувствительного элемента.

Более высокая квантовая эффективность (QE);
Повышенная чувствительность;
Улучшенная работа при низком уровне освещения;
Уменьшение высоты оптического стека пикселя;
Более эффективное использование света внутри структуры кремния.

По сравнению с традиционной технологией FSI (Front Side Illumination), сенсоры BSI обеспечивают значительно более высокую эффективность захвата света.

Благодаря особенностям структуры кремния свет лучше фокусируется в центре пикселя, что позволяет повысить качество изображения даже при сложных условиях освещения.

Начиная с SOI

Процесс производства был начат с пластин SOI (Silicon On Insulator), которые позволяют оксидному слою выступать в качестве ограничителя травления для точного утонения задней поверхности сенсора.

Специальная конфигурация слоя SOI позволила подавить генерацию темнового тока на границе интерфейса BOX. Это предотвращает потери квантовой эффективности (QE) в коротковолновом диапазоне, уменьшает перекрестные помехи между пикселями и обеспечивает формирование низкоомной объединительной платы.

Далее для производства использовался совместимый с технологией изготовления сенсоров процесс объемной CMOS-матрицы.

Перед этапом утонения (уменьшения толщины) пластина-держатель, обеспечивающая механическую поддержку структуры, была соединена с обработанной пластиной при помощи низкотемпературного процесса оксидно-оксидного соединения.

Технология соединения и формирование структуры BSI

Для передачи электрических соединений были объединены лицевые металлические слои с контактными площадками на открытой задней стороне сенсора. Для этого применялись заполненные вольфрамом и изолированные оксидом переходные отверстия через кремний (TSV — Through Silicon Via).

При этом не использовались сложные трехмерные технологии многослойного наложения, такие как соединение нескольких пластин или сверхточное субмикронное выравнивание. Такой подход значительно повысил технологичность производства и снизил сложность изготовления.

Процесс утонения сенсора

После соединения структуры применялась механическая шлифовка для удаления большей части кремния, после чего выполнялось сухое травление кремниевого слоя.

Данный процесс утонения на уровне пластины позволил получить монолитный сенсор изображения с плоской задней поверхностью, что является важным преимуществом для последующей обработки цветовых фильтров и установки микролинз.

Финальная обработка BSI CMOS сенсора

Обработка завершалась соединением контактных площадок обратной стороны с TSV-переходами, нанесением стандартной оксидно-нитридной пассивации и выполнением водородного отжига.

При изготовлении не применялось специальное антибликовое покрытие. Для сборки кристалла использовался простой корпус с проволочным соединением, аналогичный технологии, применяемой в традиционных сенсорах FSI.

Преимущество технологии SOI BSI:

повышенная чувствительность при слабом освещении;
снижение уровня темнового тока и шумов изображения;
улучшенная квантовая эффективность (QE);
уменьшение перекрестных помех между пикселями;
улучшенная работа в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR);
высокая эффективность для камер видеонаблюдения и IP-камер.

Явные преимущества

Как видно из таблицы, подход BSI имеет явное преимущество перед FSI в ключевых областях.

На черно-белом датчике широкополосная квантовая эффективность (QE) составила 81% для BSI, что в 2,7 раза выше по сравнению с FSI.

Остальные параметры были сопоставимы или превосходили показатели FSI.

Тот факт, что среднее значение темнового тока и количество горячих пикселей были одинаковыми для BSI и FSI, показывает, что была достигнута высококачественная структура заднего интерфейса без применения дополнительной обработки задней поверхности после утонения.

Результаты испытаний показали, что сенсор BSI способен формировать яркое изображение, используя только треть количества света, необходимого для сенсора FSI.

С практической точки зрения применение технологии BSI значительно повышает вероятность получения качественных изображений при недостаточном освещении. Даже при слабом свете такие сцены, как съемка объектов в помещении или при приглушенном освещении, будут иметь значительно более высокое качество изображения.

Эффективная высота оптического пакета, то есть расстояние между микролинзой и поглощающим слоем кремния, в случае технологии BSI значительно меньше.
Пунктирная линия показывает начало процесса поглощения фотонов.
(Размеры указаны в микронах)

Особенности технологии SOI BSI CMOS

Том Джой проработал в индустрии CMOS более двадцати восьми лет, включая компании Hewlett Packard, Chartered Semiconductor, Agilent Technologies и Magnachip Semiconductor.

В течение последних четырех лет он занимался разработкой процессов создания сенсоров изображения, включая современные сенсоры с задней подсветкой (BSI), построенные на технологии SOI.

Он имеет докторскую степень в области электротехники (EE) Университета Нотр-Дам.

Больше мегапикселей, ниже стоимость

Дата публикации: 14 мая 2008 г.

SOI позволяет использовать CMOS- и CCD-сенсоры с задней подсветкой с более высокими характеристиками при меньшей стоимости производства.

Рисунок 1. Свет, проходящий через тонкую кремниевую пластину.

Развитие технологий сенсоров изображения

Рынок потребительских фотоаппаратов и камер мобильных телефонов развивается под сильным влиянием технологической конкуренции и постоянного давления на стоимость компонентов.

Одновременно потребители требуют камеры с более высоким разрешением и большей плотностью пикселей, однако рынок остается крайне чувствительным к стоимости производства.

Основой каждой системы цифровой обработки изображения является сенсор CMOS или CCD.

Эти сенсоры изображения могут производиться в двух основных конфигурациях: с передней подсветкой (FSI — Front Side Illumination) и с задней подсветкой (BSI — Back Side Illumination).

В настоящее время в массовом сегменте потребительских устройств преобладают сенсоры с передней подсветкой благодаря более низкой стоимости производства.

Однако в промышленных, научных и профессиональных системах чаще применяются сенсоры с задней подсветкой, так как повышенная стоимость компенсируется значительно более высокой производительностью и чувствительностью.

Проблема увеличения плотности пикселей

Производители сталкиваются с тем, что увеличение плотности пикселей приводит к росту размеров кристалла, снижению выхода годных изделий и, как следствие, увеличению стоимости производства.

Для сохранения баланса между стоимостью и требованиями рынка сенсоры изображения должны обеспечивать одновременно более высокую плотность пикселей и уменьшенный размер каждого пикселя.

Однако уменьшение размера пикселя напрямую влияет на производительность сенсора.

Отношение светочувствительной области к области обработки сигнала, известное как коэффициент заполнения (Fill Factor), уменьшается при уменьшении размера пикселя.

По мере размещения большего количества функциональных элементов внутри каждого пикселя коэффициент заполнения снижается еще быстрее.

Традиционно для увеличения коэффициента заполнения применяются микролинзы.

Но при использовании очень маленьких пикселей требуется более сложная технология изготовления микролинз, что усложняет производство и увеличивает конечную стоимость камеры.

Преимущества технологии BSI

Сенсоры изображения с задней подсветкой обеспечивают практически 100% коэффициент заполнения и значительно более высокую чувствительность.

максимальное использование площади пикселя для приема света;
повышенная чувствительность при слабом освещении;
возможность более гибкой металлической разводки соединений;
эффективная работа с малыми пиксельными структурами;
улучшенная квантовая эффективность (QE).

Благодаря этим преимуществам технология BSI идеально подходит для современных компактных сенсоров с высокой плотностью пикселей.

Тем не менее перед массовым внедрением технологии необходимо было решить ряд задач, включая повышение выхода производства, снижение стоимости, а также уменьшение перекрестных помех между пикселями.

Роль технологии SOI в развитии BSI сенсоров

Используя более чем 25-летний опыт производства сенсоров изображения с задней подсветкой, компания Sarnoff занималась совершенствованием собственной технологии производства для устранения существующих ограничений.

Инновационный подход основан на использовании специализированных пластин SOI и стандартного оборудования для производства интегральных схем.

Сенсоры изображения, созданные с использованием данной технологии, обладают широким спектральным диапазоном чувствительности — от глубокого ультрафиолетового диапазона до ближнего инфракрасного (NIR).

Кроме того, технология обеспечивает улучшенную квантовую эффективность и позволяет создавать компактные оптические модули, что особенно важно для современных тонких камер и систем видеонаблюдения.

Теги: Таблица современных сенсоров изображения SOI, видеонаблюдение камеры безопасности