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Sony Stacked CMOS: Bildsensor mit 2-Schichten-Transistor-Pixel

Einen erweiterten Dynamikbereich und reduziertes Rauschen durch einen verdoppelten SignalsĂ€ttigungswert verspricht Sony mit einer ganz neuen Technologie fĂŒr die CMOS-Bildsensoren.

Sony Bereich Semiconductor Solutions hat den Stacked CMOS- Bildsensor-Technologie mit 2-Schichten-Transistor-Pixel entwickelt und sieht in der neuen Pixel-Architektur einen großen Vorsprung gegenĂŒber herkömmlichen CMOS-Bildsensoren in Stacked-Bauweise, bei denen die Fotodioden und Pixeltransistoren nebeneinander auf demselben Substrat angeordnet sind. Bei der neuen Technologie werden diese auf separaten Substraten ĂŒbereinander angeordnet. Die neue Stacking-Technologie ermöglicht die EinfĂŒhrung von Architekturen, bei denen die Fotodioden- und Pixeltransistorschichten jeweils optimiert werden können. Mit der dadurch möglichen höheren maximalen ElektronenspeicherkapazitĂ€t jedes einzelnen Pixels verbessert sich die SignalqualitĂ€t und somit die Abbildungseigenschaften. Die Pixelstruktur der neuen Technologie ermöglicht es, die bestehenden Eigenschaften der Pixel nicht nur bei den derzeitigen, sondern auch bei kleineren PixelgrĂ¶ĂŸen beizubehalten oder zu verbessern. Auf gut Deutsch: Das ist ein Fortschritt der sich besonders und zuerst bei Smartphones auswirken wird.

Sony 2 Schichten Transistor Pixel 1

Die neuen Stracked CMOS Bildsensoren sind in zwei separaten Schichten aufgebaut.

Der rauscharme CMOS-Bildsensor hat einen gestapelten Aufbau, bestehend aus einem Pixelchip mit rĂŒckseitig beleuchteten Pixeln, der sich ĂŒber einem Logikchip mit den Signalverarbeitungsschaltungen befindet. Im Pixelchip sind Fotodioden zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale sowie nebeneinander auf derselben Ebene angeordnete Pixeltransistoren zur Steuerung der Signale. Den SignalsĂ€ttigungswert bei kleinen Sensoren zu erhöhen, trĂ€gt dazu bei, eine hohe BildqualitĂ€t mit großem Dynamikbereich zu erzielen.

Sony 2 Schichten Transistor Pixel 2

Auch bei den neuen Bildsensoren handelt es sich um rĂŒckwĂ€rtig belichtete CMOS-Sensoren.

Weiterer Vorteil: Da die Pixeltransistoren (außer den Transfergattern) (TRG) – RĂŒckstelltransistoren (RST), Auswahltransistoren (SEL) und VerstĂ€rkertransistoren (AMP) – eine fotodiodenfreie Schicht belegen, können die VerstĂ€rkertransistoren vergrĂ¶ĂŸert werden. Durch diese VergrĂ¶ĂŸerung der VerstĂ€rkertransistoren soll es Sony gelungen sein, das Rauschen, das vor allem bei Nachtaufnahmen und Aufnahmen in dunklen Umgebungen hĂ€ufig ein Problem darstellt, erheblich zu reduzieren.

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