东芝开发出应用于小型低功率产品的CMOS图像传感器

东京 – 东芝公司（东京: 6502）日前宣布了对于具有小面积低功率像素读出电路的CMOS图像传感器的开发进展。 内置读出电路的样品传感器性能是传统传感器的两倍。(1)东芝于2月20日在加州旧金山举行的 ISSCC 2013（美国电气和电子工程师学会（IEEE）主办的国际固态电路研讨会）会议上对该产品的开发进展进行了介绍。

随着新兴市场对于商品手机的需求不断增加，CMOS图像传感器需要具备小尺寸、低功耗和低噪声性能等特性。 CMOS图像传感器的像素读出电路主要为降噪相关双采样（CDS）电路，并配有可编程增益放大器（PGA）和模数转换器（ADC）。串行信号处理架构最适合通过小面积、低功率像素读出电路确保传统CMOS图像传感器安全可靠，因为PGA和ADC可供该传感器各列区中的诸多CDS电路共享。但是，小尺寸和低功率难题依然存在，因为降噪电路在读出电路中所占面积较大， 而且PGA和ADC的功耗较高。

东芝已经开发出三种关键技术来攻克这些难题：
1）主要由具有面积效率的PMOS电容器组成的列CDS电路。 CDS电路的面积缩小为传统电路的一半左右。
2）在读出电路方面， 通过PMOS电容器的电容耦合同时实现了电平转换，这就实现了对于列CDS电路和PGA及ADC之间的信号动态范围的调整。此举可降低PGA及ADC的功率和电压，进而促使功耗降低40%。
3）在ADC中采用低功率开关程序，适合于处理CMOS图像传感器的像素信号。 此举可将ADC的开关功耗降低80%。
东芝已经将上述三种技术整合到样品传感器中，并证实可将传感器内核的总体性能提高一倍。该公司目前计划将于2013财年把采用了该读出电路的CMOS图像传感器应用到低成本手机和医用照相机中。

（1）使用品质因素进行比较；FOM = 功率 x 噪声 / (像素 x 帧率)