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索尼黑科技图像传感器助力工业生产，采用业界最小像素尺寸

2020-05-15 来源: 天虎科技

近年来，为了降低人力成本，保证工业设备领域的标准化，行业对于特殊图像传感器的需求与日俱增，希望能够捕获短波红外波段不可见光范围内影像。

然而，传统短波红外图像传感器在进一步缩小像素、增加像素数方面已经遇到瓶颈，且面临在可见光光谱下灵敏度过低、模拟输出导致难以实现多功能性等各种问题，限制了使用常规技术的工业摄像头的普及和应用范围。

为了解决这一行业痛点，5月15日，索尼发布了两款用于工业设备的新型短波红外（SWIR）图像传感器。新款传感器能够在红外短波范围内，捕捉在可见光和不可见光光谱中的影像，并采用业界最小的5微米像素尺寸，整体尺寸紧凑。

MX990 SWIR图像传感器陶瓷贴装LGA（左）与内置热电装置的陶瓷贴装PGA（右）

融合「黑科技」的传感器芯片

新款传感器采用索尼原发的SenSWIR技术，在铟砷化镓化合物的半导体层上构建光电二极管；二极管之间则通过带有硅涂层的铜-铜连接相连，形成一个读出电路，进而保持了对宽广范围波长的高灵敏度。

并且，在SenSWIR技术的加持下，新型传感器能够在较大的波长范围中捕获影像，包括短波红外波段的可见和不可见光谱。甚至可以感应到人眼无法看见的波长影像，能够支持多功能摄像头和测试设备的开发。

在新款传感器中，索尼将堆叠技术、铜-铜连接技术以及SWIR图像传感器技术相结合，通过像素小型化，实现了高质量成像和更紧凑的传感器尺寸，在覆盖可见和不可见光的广泛波长范围内均可做到高灵敏度成像。新传感器还支持数字输出，并提供与目前工业CMOS图像传感器相同的性能。

新款传感器的三大特征

值得注意的是，本次发布的传感器具有「最小」、「最广」和「增强」三大特征。

首先，新款传感器采用业界最小的5微米像素尺寸，让紧凑、多像素的设计成为可能。采用传统凹凸连接形成受光型光电二极管的InGaAs层和构成读出电路的硅层，必须确保一定的凹凸间距，因此在以往的工业CMOS传感器基础上进一步缩小像素尺寸变得更加困难。而通过索尼铜-铜连接技术，则可以规避这类难题，缩小了像素间距，实现了目前业界最小的5微米像素尺寸。这使得摄像头能够在保持SXGA（IMX990）/VGA（IMX991）分辨率的同时缩减尺寸，帮助提高了测试精度。

凹凸连接（左）与铜-铜连接（右）

其次，新款传感器成像范围较广，可在覆盖可见和不可见光谱的广泛波长范围内成像。本次索尼原发的SWIR图片传感器技术也被用于制造顶部的InP层吸收可见光，由于元器件体积更薄，光能够传输到InGaAs层之下，甚至在可见光范围内也能提供高量子效率。这种设计，使成像能够在0.4 微米至1.7微米的广阔波长上实现，从而可以使用单个摄像头代替传统的多摄像头来捕捉可见光和SWIR。由于降低了图像处理负载，使系统成本降低的同时提升了速度，并极大扩展了测试范围。

产品的波长（横轴）和量子效率（竖轴）

除此之外，新款传感器本次支持数字输出。传统SWIR图像传感器通常具备模拟输出，但索尼的新款传感器支持数字输出，也能够提供与当前工业CMOS图像传感器相同的性能。模拟输出传感器需要工业设备摄像头的数字转换电路或其他功能，而此次发布的新款传感器已经自带了这项功能，减少了摄像头开发的步骤，使得多功能摄像头的研发更加简单。