CMOS 全攻略 (4500) - 癮科技 Cool3c

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照片中提到了1-megapixel SPAD image sensor (prototype)，包含了草、單光子雪崩二極管、端午謝平安藝文大匯演、圖像傳感器、佳能

Canon 打造旗下首款 100 萬畫素 SPAD 感光元件對應每秒記錄 24000 張影像表現

SPAD感光元件的設計，希望透過提高光子蒐集效率，讓每單位畫素可以蒐集更多資訊，藉此在低光環境下也能實現快速、精準拍攝效果，同時記錄正確的影像資訊，甚至可以捕捉完整3D立體空間數據，透過貼近人眼視覺般捕捉影像。未來可用於打造全新相機系統，或是對應電腦視覺應用 Canon宣布推出首款100萬畫素規格設計的SPAD (Single-Photon Avalanche Diode,單光子雪崩二極體)影像感測元件，預期可在更短時間內擷取影像3D景深數據，或是在低光環境擷取更多影像資訊，藉此讓此款感光元件可應用在更進階影像處理，或是作為電腦視覺等領域。在CMOS技術之後，不少業者軍開始投入SPAD感測

Mash Yang

為了降低高畫素元件發熱與耗電，三星提出使用 14nm FinFET 製程生產 144MP 感光元件的想法

一般來說，用於相機的感光元件不太會追求最新的製程，先進製程通常會率先用在高單價、高密度的 CPU 或是 GPU 等 SoC 與邏輯 IC 上，不過隨著相機畫素密度提升，以及以手機相機高畫素需求引發的市場需求，根據三星在 IEDM 2019 所發表的想法，三星打算透過針對影像感測器特性最佳化的 14nm FinFET 製程技術生產新一代的 144MP 相機元件。對於當前主流的 CMOS 感光元件而言，相較一般數位 SoC 、邏輯晶片需要更高的電壓藉此提供良好的類比特性，而對比當前 CMOS 主流的 28nm 製程，三星的特別版 14nm FinFET 製程能夠兼具良好的類比特色與低耗電的數位特

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是Canon推出兩款全新感光元件進軍機器人、物聯網市場應用這篇文章的首圖

Canon推出兩款全新感光元件分別主打工廠產線檢查與機器人應用以及生態保育與自然災害觀察應用

Canon可同時拍攝可視光與紅外線光譜影像的1.2億畫素APS-H片幅CMOS感光元件120MXSI，主要會應用在工廠產線檢查、計算，以及包含保全、農業、醫療、機器人等領域應用，可同時拍攝可視光影像，以及人眼無法看見的紅外線光譜影像，全片幅單色CMOS感光元件35MMFHDXSMA，主要則是應用在生態保育、自然災害觀察，或是天體拍攝等使用需求。如同Sony藉由旗下感光元件銜接電腦視覺、自駕車或機器人等技術應用，Canon目前也同樣透過旗下感光元件進入傳統相機以外市場，此次推出可同時拍攝可視光與紅外線光譜影像的1.2億畫素APS-H片幅CMOS感光元件120MXSI，以及可拍攝0.0005lu

Mash Yang

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Sony 全局快門技術已達 APS-C 尺寸，可望為大元件帶來更低扭曲的高速拍攝影像

由於現行多數感光元件採用掃描式漸進寫入的捲簾電子快門技術，故拍攝動態物體時容易產生果凍狀扭曲，為了解決這樣的情況，雖可透過在感光元件前端加入高速快取記憶體提升寫入速度，不過仍是治標不治本的手段，較為有效的方式就是以所謂的電子全局快門技術，使影像資料不再以掃描方式寫入，而是同時寫入所有畫素的資訊，雖然全局快門技術已經逐步的導入元件，不過目前還未到較大的元件，然而 Sony 最近宣布了一張工業用的全局快門元件，也終於提升到 APS-C 的大小。這張 IMX342 採用 4:3 APS-C 尺寸，有效畫素為 31.49MP ，採用方形像素點設計，在 8bit 與 10bit 可達最快 35.4fp

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Sony 發表手機用 1/2 吋 48MP 元件 IMX 586 ，以 4 x 4 的 Quad Bayer 陣列實現高畫素與高 ISO 表現

Sony 發表了一款全新的手機用堆疊式 CMOS 感光元件 IMX586 ，不僅畫素高達 48MP ，並具備 4K 90P 錄影能力與獨特的 Quad Bayer 陣列，強調可藉此獲得高畫素與提升 ISO 表現，這張元件強調影像細節甚至超越現行大受好評的 12MP 元件。 IMX586 為 1/2 寸大小，並具備驚人的 0.8um 高精密像素大小，同時也因為畫素相當高，又具備高解像，也能在數位變焦提供清晰的影像。 IMX586 元件最大的特色就是使用 Quad Bayer 陣列方式，不同於當前的 Bayer 陣列是以 2x2 共四格平均分散 RGGB ， Quad Bayer 則是陣列擴大到

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富士 X-T3 有望搭載 26MP 堆疊式感光元件，然可能不會具備 X-H1 的機身防手振

富士 Fujifilm 甫在今年發表頂級 X 接環機身 X-H1 ，有著比過往更大型化的機身同時也首度搭載機身防手振技術，現在也傳出富士將在今年 9 月 Photokina 再發表高階機種 X-H3 ，或許是為了產品差異化，傳聞指出 X-H3 不會有 X-H1 的機身防手振技術，但卻將首度採用堆疊式技術的感光元件，畫素則將設定在 26MP ，同時也會搭載新式的 X 影像引擎。以先前富士感光元件將委由 Sony 代工的合作資訊，可推測這將是一款採用富士專利 X-Trans 排列、 Sony 堆疊式製程的元件，然而 Sony 的堆疊式技術現在又可分為整合前端高速線路的雙層式以及再加入高速 DRA

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三星官方公布 Galaxy S9 超級慢動作 960fps 關鍵技術：與 Sony 同樣採用內嵌 DRAM 的感光元件

Sony 從 Xperia XZs 開始加入 960fps 高速慢動作拍攝，關鍵在於 Sony 首度將原本用於相機的堆疊式感光元件技術與嵌合高速前端 DRAM 用於手機的感光元件上，而三星今年上半年所推出的 Galaxy S9 與 Galaxy S9+ 也具備 960fps 高速拍攝的功能，三星在官方部落格發表一篇關於超級慢動作技術的技術文章，就點出其中一個關鍵，即是採用整合高速前端線路與高速 DRAM 的三層堆疊式 CMOS 元件，技術的本質與 Sony 的 Exmor RS 元件是差不多的。相機技術從 CCD 技術轉向 CMOS 元件技術的主因並非在於當時 CMOS 影像表現較佳，而是低

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是沒贏很多但還是贏了， Galaxy S8 雙版本效能測試 Snapdragon 835 皆略遜於 Exynos 8895這篇文章的首圖

堆疊架構加入 DRAM ， Sony 宣布可進行 1,000fps 高速攝影之感光元件

圖片來源： Sony現在有越來越多的相機與手機相機可支援高速攝影，而 Sony 在美國的 ISSCC 半導體峰會活動中展示一項堆疊式 CMOS 元件技術，在背照式感光層與底下的電子線路中間添加 DRAM ，使數據可高速且更直接寫入 DRAM ，使其達到能進行 Full HD 1,000fps 的驚人拍攝速度，同時對靜態拍攝而言，可使拍攝高速移動動體時減少焦平面失真變形的優點。此感光元件技術搭配 ISP 後，仍可將高速拍攝所記錄的資訊以正常的速度輸出，且輸出 19.3MP 的靜態影像僅需 1/120 秒，相較既有產品提升 4 倍速度；此外依智慧手機的使用趨勢，可透過設定機制進行偵測追蹤目標的突然

是CMOSIS 發表全球首款全局快門設計、可進行 8K 錄影的 48MP 35mm 格式感光元件這篇文章的首圖

CMOSIS 發表全球首款全局快門設計、可進行 8K 錄影的 48MP 35mm 格式感光元件

圖片來源： DC.Watch隨著像是日本已經開始測試 8K 內容，各式可錄製 8K 內容的廣播級硬體也逐漸開始布局； CMOSIS 宣布了一款可用於錄製 8K 影像的 48MP 35mm 片幅 CMOS 感光元件 CMV500000，最大的特色就是採用全局快門；這張感光元件的黑白版本已經開始送樣、預計在 2016 年底開始供應彩色版本。CMV50000 採用 36.43 x 27.62mm 大小，將有黑白與彩色兩種格式，可錄製 4K 60fps 影像，同時能藉由雙重曝光達到 HDR 效果，最重要的是具備全局快門，相較傳統的電子快門，全球快門可避免傳統滾動式快門拍攝高速移動物體產生的果凍效應。此

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是錄影不再產生果凍現象， Canon 發表具全局快門技術之 CMOS 感光元件這篇文章的首圖

錄影不再產生果凍現象， Canon 發表具全局快門技術之 CMOS 感光元件

圖片來源： Canon在錄製高速移動物體、尤其像是螺旋槳一類的轉動物體題材時，最困擾的是影像會產生果凍狀晃動，這是因為傳統感光元件的成相由於需要進行數據寫入，但由於緩衝用的記憶體速度不足，故以畫素點依序進行成相資訊寫入，而稱為滾動式快門設計，但因為寫入的時間差，也就發生影片影像是果凍般的扭曲；故像是 Sony 為了解決此類現象，在感光元件中直接整合邏輯層還有高速緩衝記憶體，利入快速的資訊寫入降低此狀況發生，而 Canon 也發表了全新的 CMOS 元件，主打具備可讓畫素點同時成相。Canon 的做法也與 Sony 類似，透過搭載高速緩衝記憶體的方式，讓所有的畫素可同時進行成相擷取，實現全局快門

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