（東京，日本）——索尼公司宣布開(kāi)發(fā)出配備全局快門(mén)功能^※1，擁有146萬(wàn)像素的背照式CMOS影像傳感器。新開(kāi)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(hào)立即轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)字信號(hào)。索尼于2018年2月11日在美國(guó)舊金山舉行的國(guó)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(hào)，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較新研發(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(lái)自同時(shí)曝光的像素模擬信號(hào)并行轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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(mén)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(wàn)像素級(jí)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(duì)電流的需求激增了。索尼則通過(guò)開(kāi)發(fā)一款緊湊型14位A/D轉(zhuǎn)換器解決了這個(gè)問(wèn)題，該轉(zhuǎn)換器在低電流環(huán)境下?lián)碛袠I(yè)界較佳性能^※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(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，能夠在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)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(hào)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(guò)連接的Cu（銅）焊盤(pán)持續(xù)供電。與硅通孔（TSV）布線相比，該方法通過(guò)在像素區(qū)周?chē)┩鸽姌O來(lái)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(guó)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(guò)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(mén)功能^※1 

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)界性能較佳^※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(lái)的電流需求壓力。 

2. 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(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，可以將大約300萬(wàn)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(wàn)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。 

3. 高速數(shù)據(jù)傳輸建設(shè)

   索尼開(kāi)發(fā)了一種新的讀取電路，以支持在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中所需要的大規(guī)模并行數(shù)字信號(hào)傳輸。該轉(zhuǎn)換過(guò)程會(huì)用到146萬(wàn)個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以高速讀取和寫(xiě)入所有的像素信號(hào)。 

   塊圖

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）