第4部分:非拜耳CFA,相位检测自动对焦(PDAF)

四部分博客系列:智能手机成像技术的现状

第4部分:非拜耳CFA,相位检测自动对焦(PDAF)

发布日期:2019年7月30日
供稿作者:Ray Fontaine

内容改编自TechInsights的纸国际图像传感器研讨会(IISW)2019

本系列博客由四个部分组成:

(1)芯片堆叠和芯片间互连
(2)像素缩放和缩放使能器
(3)有源Si厚度和深沟槽隔离(DTI)的结构,和
(4)非拜耳颜色滤波器阵列和相位检测自动对焦(PDAF)

分配给IISW讨论的时间不允许讨论光学堆栈趋势,而且这不是一个适合进行文本+图形讨论的主题。也就是说,图1演示了0.8个像素的光学叠加细化。据我们所知,三星在其ISOCELL Plus技术平台上实现了1.17的纤薄光学叠加,保持着世界纪录。

光学叠加和厚度测量

图1:光学堆叠和厚度调查

最先进的智能手机成像设备

下载TechInsights在2019年IISW上的报告和幻灯片。

布鲁斯拜耳会感到骄傲的!他发明的RGGB CFA仍然是小像素图像传感器的主力和最好的朋友。我们已经记录了在不同应用程序空间中以较大像素使用的几个非bayer CFA方案,但仅在较小的像素空间中使用了几个,如图2所示。OmniVision和索尼在一段时间前就推出了RGBC/RGBW CFAs,三星则使用了RWB。ON Semiconductor (Aptina)在2014年推出了RYYB CFA,直到最近,我们才在其他地方看到它,当时华为在其P30/P30 Pro传感器中展示了它,该传感器由索尼制造,采用1.0 mm mm generation RYYB“Quad Bayer”像素。

Non-Bayer CFA调查

图2:非拜耳CFA调查

超出的Bayer RGB,已经在使用中最近的策略共享分组每2×2像素的单个颜色通道,如图3所示。索尼使用术语四拜耳来描述这种方案,而OmniVision公司调用其版本4细胞和三星通过其Tetracell品牌。每个方案已部署在多个像素代。索尼拥有2×1片上透镜(OCL)PDAF在0.8微米代与四拜耳使用,而三星采用明确的更换过滤其0.8微米代屏蔽PDAF像素(!)。

四步拜耳,2x1 OCL PDAF, 4单元,四步掩蔽PDAF

图3:四拜耳与2×1 OCL PDAF,4细胞,Tetracell隐匿PDAF

IISW的演讲以对智能手机中使用的PDAF像素的回顾结束。这三种解决方案被概括为掩膜、双光电二极管(dual PD)和2x1 OCL。这些相机都是在大像素的应用中开发的,主要是单反相机和无反光镜相机。2014年,索尼(Sony)首次在智能手机上使用了蒙面PDAF。目前最小的掩面式PDAF的记录是三星的0.8版的iphonisocell Plus和Tetracell CFA。

2016年,三星的Galaxy团队采用了索尼和三星的双设备,使用的是1.4代的双PD设备。TechInsights在其VLSI 2017的论文中描述了三星1.28的lmgeneration dual PD,它是目前使用的最小的双PD,但是在研讨会中发现这个结论是错误的。事实上,三星已经在生产1.22的“门”m代双PD,我们刚刚在我们的报告目录上发表了我们的分析。

最后,2×1 OCL容易描述为双宽微透镜横跨一排中的两个像素。这最初是由安森美半导体(Aptina公司)开发的,虽然我们没有找到分析部分到2018年索尼出现了这种解决方案在iPhone在2016年,我们已经看到以来三星OmniVision公司用自己的解决方案实现了1.12的像素生成。目前使用的最小的2x1 OCL是索尼的0.8版的“小众”。

PDAF分类,介绍,最小的在使用

图4:PDAF分类,介绍,最小的在使用

我们要感谢IISW三星的Michelle (Yibing) Wang, Forza-Ametek的Daniel Van Blerkom, ON Semiconductor的Vladimir Korobov,技术计划委员会成员和董事会共同主持了另一个世界级的研讨会。这是我的第六次工作坊,也是挪威卑尔根站的十周年纪念。与奥运会相比,这是一种不同寻常的形式。在奥运会上,参赛者宣布一个和平时刻,分享正在进行中的最新工作,并现场回答与会者提出的问题,以造福所有人。

TechInsights的主机是世界上通过基于云的应用图像的最全面的目录传感器技术竞争分析报告和趋势分析,可以通过订阅全天候。这就是说,我们将是失职,如果我们没有对公共领域信息资源,包括发表评论国际图像传感器协会(IISS)现场。国际战略研究所的网站主机的所有以前的车间文件可以追溯到1973年,以董事会成员埃里克·福萨姆,阿尔伯特Theuwissen和弗拉基米尔Koifman每个主机宝贵的内容和博客的目录狗万投注平台http://ericfossum.com/https://harvestimaging.com/blog/,https://image-sensors-world.狗万投注平台blogspot.com/分别。

最后,这个演讲的内容是专门专注于小像素成像仪的智能手机,这是成熟的。我们期待着监测和下一代智能手机成像仪和光学传感器报告,当然是覆盖其他成像子行业,如汽车,时间飞行(TOF),机器视觉,安全/监视等。尽管是附近的小像素缩放路线图的终点,有较强的产品路线图前进,仍然有很多的工作要通过成像社区做!图5总结了一些系统和IC级技术领域,我们仅监测,我们介绍新的科技元素达到主流的。

接下来是什么?

系统 组件/ IC
  • “成像+”
    • 为人类成像,另外,
    • 用于神经引擎、人工智能、机器学习等的传感。
  • 三维传感
    • 人脸识别、增强现实、游戏等。
  • 先进的生物识别技术
    • 皮下成像、眼球追踪等。
  • 多摄像机
  • 计算成像
  • 集成、先进的包装
  • 新探测器
    • 有机光导膜(OPF),锗-硅,量子膜等。
  • 像素级互连
  • 先进的全球快门
    • 堆叠时,背照
  • 高分辨率ToF成像
  • 亚衍射极限(SDL)像素
  • 先进的自动对焦系统(PDAF)

图5:科技发展亮点

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