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CMOS图像传感器,路在何方?

 据麦姆斯咨询报道,继2019年CMOS图像传感器市场持续火爆之后,一些不可预见的全新挑战正在悄然来临。CMOS图像传感器是智能手机和其它产品拍照功能的核

据麦姆斯咨询报道,继2019年CMOS图像传感器市场持续火爆之后,一些不可预见的全新挑战正在悄然来临。CMOS图像传感器是智能手机和其它产品拍照功能的核心传感器,但现在正面临着像素间距缩小相关的工艺难题。与所有芯片产业一样,在新冠病毒疫情爆发期间,CMOS图像传感器的增长步伐也将有所放缓。

CMOS图像传感器制造的工艺问题

CMOS图像传感器采用8英寸和12英寸晶圆代工厂的成熟工艺制程,用于手机、汽车、消费电子产品、工业和医疗系统、安防摄像头。配置双摄像头和多摄像头的智能手机已是司空见惯,每个摄像头均需要集成一颗CMOS图像传感器将光转换为电信号以创建图像。

CMOS图像传感器外观示意图

智能手机搭载的CMOS图像传感器数量还将增加,为摄像头赋予高分辨率和丰富的功能。例如,三星最新款5G智能手机搭载了五个摄像头,其中一个是基于1.08亿像素(108MP)CMOS图像传感器的后置广角摄像头。这相当于要在如此小尺寸的芯片上集成超过1亿的像素。根据TechInsights介绍,其用于自拍的前置摄像头集成了一颗4800万像素的CMOS图像传感器,像素间距为0.7µm,号称全球像素间距最小的CMOS图像传感器。CMOS图像传感器上集成了许多微小的光敏像素。像素间距指从一个像素中心到另一个像素中心的距离,以微米(µm)为单位。并非所有手机都需要配备最先进的CMOS图像传感器,也并非所有消费者都乐于用手机拍照。但不可否认,消费者对更多成像功能的追求不会停止。UMC(联华电子)营销技术总监David Hideo Uriu表示,“从3G到4G,再到现在的5G,要求更高的带宽数据性能,也带动了对高质量摄像头需求的增长。除此以外,对更高像素和更佳分辨率的追求,都推动了CMOS图像传感器的市场热潮。智能手机在红外和近红外光谱的生物识别、3D传感、增强人类视觉等应用也逐渐得到关注。”CMOS图像传感器厂商仍面临一些挑战。多年来,他们一直在为减小像素间距而努力。这样,图像传感器的像素越多,分辨率也越高。但是,随着像素间距尺寸与光的波长越来越接近,像素缩小变得越来越困难。豪威科技(OmniVision)工艺工程副总裁Lindsay Grant表示:“现在研发团队必须找到新方法来避免灵敏度降低和传感器的串扰增加。”另一种趋势是CMOS图像传感器的像素大小保持不变,改进方向从减少像素尺寸转向提高图像质量。这个趋势与用户对更大手机屏幕、更佳拍照性能的需求一致,CMOS图像传感器的芯片尺寸则随之增加。尽管如此,图像传感器厂商已经找到了解决某些挑战的方法。如:(1)采用新工艺:高K薄膜和其它制造技术。(2)芯片堆叠和互连技术,将两颗不同功能的芯片堆叠起来并不是什么新鲜事。但是新的互连方案,例如像素与像素互连(pixel-to-pixel)工艺还处于开发阶段。

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