Sony zeigt neuartige Stacked CMOS-Bildsensor-Technologie mit besserer Dynamik

// 10:46 So, 19. Dez 2021von

Auf dem IEEE International Electron Devices Meeting in San Francisco gab Sony bekannt, mit einer neuen Stacked CMOS-Bildsensor-Technologie den Sättigungswert (FullWell) eines Sensels gegenüber herkömmlichen Sensoren fast verdoppeln zu können. Hierfür werden bei der neuen Technologie von Sony Fotodioden und die zugehörigen Transistoren nicht mehr nebeneinander sondern auf separaten Substraten (quasi "Chip-Ebenen") übereinander angeordnet. Gleichzeitig soll durch diese Trennung auch das Rauschen reduziert werden, was zusammengenommen eine theoretische Steigerung von über einer Blendenstufe erwarten lässt.


Bei bisherigen Stacked Sensoren befand sich in einer Schicht unter den Photodioden und den zugehörigen Transistoren bereits viel Signalelektronik, aber dass nun auch die Transistoren der Sensel selbst eine Ebene tiefer wandern, scheint laut Sony noch einmal viel zu bringen.



Sony zeigt neuartige Stacked CMOS-Bildsensor-Technologie mit besserer Dynamik


Eine Verdoppelung des FullWells spricht dafür, dass bisher ca. die Hälfte der verfügbaren Senselfläche aus Transistoren bestand. Auch für das Aliasing könnte dies Vorteilhaft sein, weil sich hierdurch ja auch noch die Spalten zwischen den Senseln signifikant verringern sollten.



Die signifikante Reduktion des Rauschens erklärt Sony folgendermaßen:



"Da die Pixeltransistoren (außer den Transfergattern) (TRG) – Rückstelltransistoren (RST), Auswahltransistoren (SEL) und Verstärkertransistoren (AMP) – eine fotodiodenfreie Schicht belegen, können die Verstärkertransistoren vergrößert werden. Durch diese Vergrößerung der Verstärkertransistoren ist es Sony gelungen, das Rauschen, das vor allem bei Nachtaufnahmen und Aufnahmen in dunklen Umgebungen häufig ein Problem darstellt, erheblich zu reduzieren."




Sony zeigt neuartige Stacked CMOS-Bildsensor-Technologie mit besserer Dynamik


Die Pixelstruktur dieser neuen Technologie soll es laut Sony ermöglichen, die bestehenden Eigenschaften der Pixel nicht nur bei den derzeitigen, sondern auch bei kleineren Pixelgrößen beizubehalten oder zu verbessern. Auch an anderer Stelle betont Sony, die Vorteile dieser neuen Technlogie primär im Smartphonebereich zu sehen. Somit dürfte Sony die erhöhte Dynamik zuerst nutzen, um Smartphones noch näher an Großsensoren aufschließen zu lassen. Was ja nicht unverständlich ist, da der Smartphonemarkt mittlerweile sicherlich nach Stückzahlen mindestens eine Zehnerpotenz höher liegt. Aber was im Großsensorbereich noch nicht ist, kann ja (auch) noch kommen.



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