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2020年07月02日 | CIS：传感器泛滥背后的力量
2020-07-02 来源：EEWORLD
翻译自——EEtimes
我们对技术的焦点往往是电子的主要驱动:CMOS逻辑和内存。虽然这些可能占了使用Lam研究工具制造的设备的大部分，但创建对人类有用的系统还需要许多其他专业技术。其中许多技术影响着我们与电子产品的互动。比如:
传感器——CMOS图像传感器(CIS)和微机电系统(MEMS)
用于发送和接收无线信号的射频电路
电力电子，由MOSFET、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和使用双极CMOS - DMOS (BCD)技术制成
光学器件——显示器和光子器件
这些技术影响着商业、工业和汽车市场的广泛系统。最近的重大兴趣是物联网(IoT)设备和蜂窝技术(特别是5G)，两者都广泛使用专业技术。到2023年，这些市场将占全球集成电路需求的30%。(IC Insights, McClean和OSD Reports, 2019)
聚光灯下的照相机
在传感器中，CIS传感器近来变得尤为重要。在消费市场中，越来越多的摄像头正在塞进智能手机里。它们已经作为手机营销的主要噱头。2017年，苹果在iPhone X的信息发布时间中，约有10%的时间在推广这款相机;两年后，它花了49%的时间来宣传iPhone 11的摄像头，而不是其他功能。
未来的汽车设计中，除了雷达和/或激光雷达以外，还将使用不同类型的多摄像头来帮助先进的ADAS和自动驾驶。这些摄像头将有效地环绕汽车，消除盲点，并为驾驶员和自动系统提供更好的态势感知。
CIS市场有望在未来几年实现显著增长，到2024年的单位复合年增长率(CAGR)为6.6%。CIS市场中增长最快的细分市场的增长率将明显高于此，消费者复合年增长率为24.6%，汽车复合年增长率为14.1%。
CIS种类包括：记录可见光的相机以及在红外(IR)或近红外(NIR)环境下工作的相机。可见光摄像机提供视频流，用于识别物体和周围的整体环境。在红外领域，在使用结构光进行面部识别方面变得越来越有用，它不需要用可见光照亮面部。
打造最好的CIS芯片
早期的CIS芯片从其顶部或前部接收照明。这是让光子通过薄硅层进入传感设备的最明显的方法。但缺点是金属化和其他芯片特性会掩盖部分光线——只有穿过这些障碍物的光线才会被捕捉。
较新的CIS装置在背面发光，没有这样的障碍。当然，这意味着晶圆背面必须变薄，以捕获尽可能多的光子，而不让它们被较厚的晶圆散射和吸收。由于CIS晶片的背面是发光的，所以正面可以与其他晶片结合，而不会影响光的感知。所以通过将图像传感器、内存和其他逻辑功能组合在一个单独的封装中，才能实现新的集成。
然而，这样做需要先进的技术来实现最有效的光捕捉。两个典型的例子:深沟隔离(DTI)和硅通孔(TSV)。
DTI允许像素电路彼此更有效地隔离。当光子进入一个像素时，它们会被散射并四处移动——有可能从它们进入的像素漂移到邻近的像素。当需要高分辨率时，这会产生一种模糊效果，因为像素会相互渗透。DTI有效地在像素之间建立了一堵墙，保持光子的数量，并产生更清晰的图像。
晶粒堆叠赖于TSV。一个Die的正面有所有的金属互连和任何传统的衬底，所以当把两个Die的正面连接在一起时，这些信号可以结合在一起。但是Die的背面没有这些信号。所以，当把一个Die的背面堆叠到一个正面或另一个背面时，必须有某种方法把信号从Die的正面传到Die的背面，这样它们才可以连接起来。TSV是钻穿硅的深层金属“管道”，并起到了这个作用。
DTI和TSV是重要的技术，需要谨慎和精确的流程才能有效。这些技术是Lam比较擅长实现的，随着CIS市场的增长，Lam预计对这些技术的需求将有显著增长。虽然CIS和其他专业技术可能不会像主流技术那样得到持续的关注，但它们对于我们在未来几年将看到并与之交互的系统的有效性来说，同样重要。
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史海拾趣
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