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SONY和Prophesee開發Stacked Event-Based影像感測器介紹 2020-03-11

SONY和Prophesee S.A.宣佈,他們已共同開發一款Stacked Event-Based影像感測器,該感測器擁有業界較小的4.86um尺寸和業界較高的124dB(或更高)HDR性能。在2020年2月16日於美國舊金山舉行的國際固態電路會議(ISSCC)上,SONY公佈該新型感測器及其性能結果。

該新型Event-Based影像感測器能夠非同步檢測每個畫素的亮度變化,並僅輸出被檢測到變化的畫素的座標和時間資料,從而實現高效,高速,低延遲的資料輸出。儘管體積小,功耗低,但該感測器仍可實現高解析度,高速和高解析度的資料輸出,此成就是通過結合SONY堆疊式CMOS影像感測器的技術而實現,其結果是通過使用Cu-Cu(copper-copper)連接*1實現了較小的畫素尺寸和出色的低光性能,以及通過Prophesee的Metavision® Event-Based的視覺技術實現了快速的畫素反應,高解析度和高輸出量資料讀出。該新型感測器適用於各種機器視覺應用,例如在各種環境和條件下檢測快速運動的物體。

                          晶片照片-Pixel Chip                                                      Logic Chip

主要特點:
1.實現業界最小的畫素尺寸為4.86um是基於Stacked Event-Based影像感測器,體積小,解析度高畫素晶片(頂部)和邏輯晶片(底部)結合信號處理電路,檢測亮度變化基於非同步增量調製法分別排列。兩個單獨晶片的每個畫素都使用Cu-Cu連接以堆疊配置進行連接。除了業界較小的4.86um畫素尺寸,該感測器通過採用精細的40nm邏輯技術實現高密度集成,為1/2英寸,1280x720高清解析度。
 
2.通過高進光率*2達到業界最高124dB HDR性能(或更高)通過畫素晶片(頂部)只放置背光畫素和N型MOS電晶體的一部分,將光孔進光率提高到77%,從而實現業界最高的124dB HDR性能(或更高)。SONY在CMOS影像感測器開發過程中經年累積的高靈敏度與低雜訊技術使得事件檢測能在微光條件下(40mlx)進行。
 
 
 
                        傳統影像感測器                                                新型影像感測器

3. 快速分辨率、高輸出的事件資料輸出對於使用幀率的感測器根據幀率以固定的間隔輸出整個畫素,而基於Event-Based的感測器則使用行選仲裁電路*3非同步選擇畫素資料。通過將1us精度的時間資訊添加到亮度發生變化的畫素位址,可以確保高時間解析度的事件資料讀出。此外,通過有效壓縮事件資料,即每個事件的亮度變化極性、時間和x/y座標資訊,已經實現了1.066Geps*4的高輸出事件率。
 
 


           球的軌跡                                 Frame-based的影像感測            Event-based的影像感測器
                                                              (事件數據讀出示意圖)
主要規格表:

*1:將背照式CMOS影像感測器部分(頂部晶片)和邏輯電路(底部晶片)堆疊時,通過連接的Cu(銅)焊盤提供電連續性的技術。與矽通孔(TSV)佈線相比,通過在圖元區域周圍穿透電極來實現連接,與之相比,此方法在設計上具有更大的自由度,提高了生產率,縮小了尺寸並提高了性能。索尼於2016年12月在三藩市舉行的國際電子設備會議(IEDM)上宣佈了這項技術。
*2:每個畫素的光入射面的孔徑(遮光部分除外)比率
*3:與亮度發生變化的多個畫素的請求相對應,在Y軸方向上確定優先順序的電路。
*4:每秒的事件數
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