4部分博客系列：智能手机成像仪的艺术状态
第2部分:像素缩放和缩放使能器
发布日期：2019年7月16日
作者:Ray Fontaine
内容改编自TechInsights为2019年国际图像传感器研讨会(IISW)撰写的论文
演讲的博客大纲分为四个部分:
(1）芯片堆叠和芯片到芯片互连，
(2)像素缩放和缩放支持程序，
(3)活性硅厚度和深沟槽隔离(DTI)结构,
(4)非拜耳滤色器阵列和相位检测自动对焦（PDAF）．
对于像素的发展没有摩尔定律，但是有自然的像素生成，一个由光学系统和阵列分辨率要求衍生出来的度量。图1显示了按年首次记录的新像素代的使用情况
在回顾TechInsights的分析库到2.2µm一代，Micron Imaging的led像素一代从那一点到1.75µm一代。此后，索尼率先在CMOS图像传感器技术上取得了领先地位，并率先在下游产品上推出了1.4µm和1.12µm像素。随后，三星(Samsung)在1.0µm一代中率先亮相。
这里有必要暂停一下，回顾一下由林赛·格兰特在2010年欧洲图像传感器大会上发起的一项非正式的观众调查:林赛问观众，有多少人认为亚微米像素会在批量生产的图像中实现。据我回忆，不到1/3的观众相信这是可能的。
现在是2019年，0.8µm像素在最近的智能手机中广泛使用!三星在2018年首次推出0.9µm像素的手机——索尼被认为是第一个使用的手机，但它通常可以被认为是索尼和三星之间的平局，因为主机手机的发布时间间隔是几个月。
在TechInsights，作为科技分析师，我们经常被要求预测:接下来会是什么?那么，如果缩小到0.8µm以下呢?当然，0.7 μ m和更小的像素的开发大多是秘密的，包括不明显的使用情况。目前，我们将坚持我们的趋势分析，并提出，如果0.7微米的一代将会发生，它可能会在2020年底或2021年准备好。
可见光谱的现实不会改变，所以缩放的可能性不是无限的。关于这个图的最后一个注释是标记像素生成引入之间的大约时间的注释，这个主题在下一个图中展开。
图1：小像素选定小像素缩放启用码
智能手机成像仪的最先进
从TechInsights在IISW 2019上的演讲中下载我们的论文和幻灯片。
图2中在同一数据集中显示了选定的像素缩放使能器，说明了像素代的引入。目的是展示第一个已知的主要技术元素的使用，从使用光管作为延长正面照明像素的寿命的策略开始，或者更准确地说，是一种推迟背面照明技术开发投资的手段。
索尼和OmniVision于2009年实现了BI CMOS像素，大量的开发工作与新像素引入的放缓相吻合。在开发出双像素后不久，就引入了高k钝化膜。值得重申的是，这些标记都是首次使用；每个技术元素都在不断发展。
双传感器配置是一种范式转变；然而，直到引入深沟隔离（DTI）后，其优势才完全实现方案。意法半导体公司成功推出了带有DTI的imager产品，但苹果公司推出iPhone最终导致诺基亚和黑莓手机市场份额的消失。意法半导体公司陷入了供应链中断，其小像素手机的开发工作受到了负面影响。
虽然意法半导体可能会在一段时间内成为小像素领域的领导者，但实际上是索尼和三星将各自的DTI解决方案推向了广泛应用。有一种普遍的误解认为，三星是第一个在ISOCELL成像系统中使用垂直转换门(VTG)的公司。我们发现索尼在2013年就开始使用VTG了，尽管只使用了一代人(直到2018年在其关于BI全球快门的IEDM论文中才重新引入)。三星电子于2013年推出了全前置dti (F-DTI)，并于2015年推出了埋入式(嵌入式)滤色器阵列(CFA)。
2016年缺乏主要标注，并不与不活动相关。我们在近年来的前沿部分记录的创新可以被描述为增量，尽管它是一个主观评估。最近，我们一直揭示所描述的技术元素的许多有趣优化，以及包括IISW 2019论文的文献，路线映射一些聪明的下一步。总之，我们认为，DTI和相关钝化方案的发展是延迟像素引入为1.12μm的主要贡献者至0.9μm像素。
图2：选定的小像素缩放启用码
在下一篇文章中，我们将讨论背光智能手机成像系统中有源硅厚度的趋势和深沟槽隔离(DTI)结构的趋势。
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