（東京，日本）——索尼公司宣布開發(fā)出配備全局快門功能※1，擁有146萬像素的背照式CMOS影像傳感器。新開發(fā)的像素并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器能將所有同時(shí)曝光的像素模擬信號立即轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)字信號。索尼于2018年2月11日在美國舊金山舉行的國際固態(tài)電路會(huì)議（ISSCC）上展示了這項(xiàng)新技術(shù)。?
目前市面上的CMOS影像傳感器是采用傳統(tǒng)的縱列A/D轉(zhuǎn)換方法※2逐行讀取由像素經(jīng)光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的模擬信號，這種方式容易產(chǎn)生讀取時(shí)移，從而導(dǎo)致圖像失真（焦平面失真）。?
而這款全新的索尼傳感器配有最新研發(fā)的低電流緊湊型A/D轉(zhuǎn)換器，它們位于每個(gè)像素下方。這些A/D轉(zhuǎn)換器可立即將所有來自同時(shí)曝光的像素模擬信號并行轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將其暫時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)器中。這種結(jié)構(gòu)能減少讀取時(shí)移導(dǎo)致的焦平面失真，因而具備了全局快門功能※1，這是業(yè)界首款※3用于高靈敏度背照式CMOS傳感器的百萬像素級并行A/D轉(zhuǎn)換器。?
與傳統(tǒng)的縱列A/D轉(zhuǎn)換方法※2相比，新款傳感器所用到的A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)量增加至約1000倍，這意味著對電流的需求激增了。索尼則通過開發(fā)一款緊湊型14位A/D轉(zhuǎn)換器解決了這個(gè)問題，該轉(zhuǎn)換器在低電流環(huán)境下?lián)碛袠I(yè)界最佳性能※4。?
新款傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字存儲(chǔ)器空間都采用堆疊結(jié)構(gòu)，這些元件集成在底部芯片中。頂部芯片上每個(gè)像素之間的連接使用Cu-Cu（銅 - 銅）連接※5，索尼于2016年1月實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，這也是該技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。?
另外，該傳感器采用了新開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，能夠在A/D轉(zhuǎn)換過程中實(shí)現(xiàn)高速且大規(guī)模地并行數(shù)據(jù)讀取。?
※1：此項(xiàng)功能可有效減少因逐行讀取像素信號而引起的圖像失真（焦平面失真）。
※2：此方法為并行配置中的每個(gè)垂直行像素提供A/D轉(zhuǎn)換器。
※3：截至2018年2月13日。
※4：截至2018年2月13日。FoM（靈敏值）：0.24e-?nJ/step。（功耗×噪聲）/{像素?cái)?shù)量×幀速×ADC分辨率）}。
※5：該技術(shù)在累加背照式CMOS影像傳感器部分（頂部芯片）和邏輯電路（底部芯片）時(shí)，通過連接的Cu（銅）焊盤持續(xù)供電。與硅通孔（TSV）布線相比，該方法通過在像素區(qū)周圍穿透電極來實(shí)現(xiàn)連接，讓設(shè)計(jì)更為自由，生產(chǎn)力更強(qiáng)，尺寸更小，性能更高。索尼于2016年12月在舊金山的國際電子設(shè)備會(huì)議（IEDM）上展示了該項(xiàng)技術(shù)。?
主要特點(diǎn)?
通過以下核心技術(shù)，在高靈敏度的背照式CMOS影像傳感器中實(shí)現(xiàn)全局快門功能※1?
低電流、緊湊型的像素并行A/D轉(zhuǎn)換器
為了減少能耗，新轉(zhuǎn)換器采用了可在亞閾值電流下運(yùn)行的比較器，這款低電流、緊湊型的14位A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界性能最佳※4。較之傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換方法※2，它所采用的A/D轉(zhuǎn)換器增加至約1000倍，卻依然克服了由此帶來的電流需求壓力。?
銅 - 銅連接※5
為了實(shí)現(xiàn)所有像素并行的A/D轉(zhuǎn)換，索尼公司開發(fā)了一種技術(shù)，可以將大約300萬個(gè)銅 - 銅連接※5搭在一個(gè)傳感器上。銅 - 銅連接提供了像素和邏輯基板之間的電氣連續(xù)性，保證了146萬個(gè)（同有效像素?cái)?shù)）A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)字存儲(chǔ)器的安全空間。?
高速數(shù)據(jù)傳輸建設(shè)
索尼開發(fā)了一種新的讀取電路，以支持在A/D轉(zhuǎn)換過程中所需要的大規(guī)模并行數(shù)字信號傳輸。該轉(zhuǎn)換過程會(huì)用到146萬個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以高速讀取和寫入所有的像素信號。?
塊圖
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芯片照片（左邊：銅-銅連接橫切面，右上：像素基板，右下：邏輯基板）
拍攝樣張（(F2.8, 7300lux，曝光時(shí)間：0.56毫秒，y1.0)
（本文譯自英文原文）
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索尼是在民用及專業(yè)視聽產(chǎn)品、游戲產(chǎn)品、通信產(chǎn)品、核心部件和信息技術(shù)等領(lǐng)域的知名跨國公司。同時(shí)，它在音樂、影視、電腦娛樂以及在線業(yè)務(wù)方面也擁有雄厚實(shí)力。公司在截止到2017年3月31日結(jié)束的2016財(cái)年，合并銷售額達(dá)678.86億美元。?
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