索尼開發行內首款三層堆疊式CMOS影像感測器(3-Layer Stacked CMOS Image Sensor)

配備DRAM層，可用於智慧手機

•可在失真度最小化的情況下高速讀取靜態圖片；
•支援超慢動作視訊拍攝；

東京2017年02月07日 -- 索尼公司（下稱索尼）今天宣佈推出行業內首個配備DRAM的三層堆疊式CMOS影像感測器，可用於智慧手機。傳統的兩層CMOS影像感測器由背照結構畫素層和預裝電路晶片的信號處理電路層構成，該新款CMOS影像感測器在這兩層電路中間新加入了DRAM層。

這款配備了DRAM的感測器可實現快速資料讀取速度，能夠捕獲高速運動中的物體的最小失真度的靜止影像；於此同時，可支持在全高畫質（1920 x 1080畫素）模式下拍攝1000格/秒（約比傳統產品快8倍）的視訊，實現超慢撥放。

為了實現高速資料讀取，用於將類比視訊信號從畫素轉換為數位信號的電路已經從2層結構倍增到4層結構，以便提高處理能力。儘管在用於將來自影像感測器的信號輸出到其他LSI的介面規範中存在速度限制，但是該感測器使用DRAM來臨時存儲高速讀取的信號，使得能夠以標準規格中的最佳速度輸出資料。因此，該產品僅能在1/120秒內讀取一張1,930萬畫素的靜止影像（比常規產品快約4倍），從而可支援高速影像捕獲。

該款新開發的感測器還為設計中固有的各種技術問題提供了解決方案，例如降低在三層中的每層電路之間產生的雜點。儘管該感測器採用了三層結構，索尼充分利用了多年積累的研發堆疊式影像感測器的製造技術和專業知識，確保了其高品質和可靠性。

在2017年2月5日（星期日）於三藩市召開的國際固態電路會議 (ISSCC) 上，索尼公佈了上述研究成果。

傳統雙層堆疊式CMOS影像感測器（上圖）

新開發的加入了DRAM層的3層堆疊式CMOS影像感測器（上圖）

主要產品特性

1. 業內首個配備了DRAM的3層堆疊式影像感測器，能夠僅在1/120秒內高速讀取1930萬畫素的影像

在堆疊結構中的高速、低能耗、大容量的DRAM幫助下，該新款感測器可以僅用時 1/120 秒就讀取一張達1930萬畫素的靜止影像 (比傳統產品快約4倍)，同時還可縮減讀取每行畫素的延時。這種將靜止影像的焦平面失真控制在最小程度的技術有很大可能會運用於因缺乏機械快門來控制曝光時間的智慧手機，幫助其拍攝快速移動物體的影像。


讀取速度1/30秒的拍攝效果

讀取速度1/120秒的拍攝效果

2. 支援在全高畫質（1920*1080畫素）模式下拍攝格率最大為1000 fps的慢動作視訊拍攝

該感測器的高速資料讀取能力使得它能夠在全高畫質 (1920 x 1080 畫素)模式下記錄達 1,000 fps (比傳統產品快大約 8 倍)的超慢動作視訊。正常速度拍攝下的資料和在DRAM上存儲的最大 1,000 fps 高速攝影下的資料將從影像感測器導出，在外部影像信號處理器上（以下簡稱 ISP）進行影像處理。該技術使在智慧手機上將正常速度視訊和超慢動作視訊無縫接合，拍攝出充滿活力的片段。為了確保用戶不錯過任何一個拍攝慢動作視訊的時刻，可以通過調整設置，在拍攝物件突然運動時可以被自動偵測到並且啟動高速攝影模式。因為高速拍攝資料可被存儲在 DRAM 中並以常規的 ISP可以使用的正常速度輸出。


配備DRAM的3 層堆疊式 CMOS 影像感測器的截面圖（上圖）

主要參數

（本文譯自英文原文，供參考）