索尼新突破!详解两层晶体管像素堆叠CMOS图像传感器技术细节

索尼SONY声称研发有突破，CMOS可收集两倍的光线。索尼的半导体部门宣布成功开发了世界上第一个具有两层晶体管像素的堆叠CMOS图像传感器技术，该技术具有双倍的聚光能力，可以极大提升了整体动态范围，高光和暗部的曝光会更好，并且在黑暗环境中噪点更低。索尼这一突破，手机摄影的质量很可能在性能上取得巨大飞跃。

据悉，传统方案需要将光电二极管和像素晶体管置于同一基板，而索尼新技术将两者分离放置在了不同的基板层上。得益于几乎增强了一倍的饱和信号电平，以及动态范围的提升 / 噪声的下降，新方案显著可提升成像性能。

（来自：SONY 官网）

在像素芯片内，负责光电信号转换的二极管、和控制信号的像素晶体管位于同一层。（传统的）堆叠式 CMOS 图像传感器的堆叠式结构中，背照式像素组成的像素芯片堆叠在逻辑芯片之上，而信号处理电路构成了逻辑芯片。在像素芯片内，用于将光转换为电信号的光电二极管和用于控制信号的像素晶体管在同一基片层并列。在这样的结构限制下，如何实现饱和信号量的最大化，对实现高动态范围、高图像质量的摄影具有重要作用。

在同等或更小的像素尺寸下，新技术的像素结构（位于信号处理电路的逻辑芯片之上）都能保持或改善现有特性。

此外，因为传输门 (TRG) 以外的像素晶体管，包括复位晶体管 (RST)、选择晶体管 (SEL) 和放大晶体管 (AMP)，都处于无光电二极管分布这一层，所以放大晶体管（AMP）的尺寸可以增加。通过增加放大晶体管尺寸，索尼成功地大幅降低了夜间和其他昏暗场景下图像容易产生的噪点问题。

增加的饱和信号电平，在实现宽动态范围的高品质图像方面发挥着重要的作用。

得益于放大器晶体管的尺寸增加，索尼还成功地大幅降低了夜间和其它较暗场景下容易产生的噪声，同时防止在敏感对比强烈的情况下过曝或曝光不足。

最后，索尼将把更高成像质量的双层晶体管像素技术推向诸多领域，比如智能手机上的移动影像传感器。

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