传感器背插法 5分钟搞懂背照堆栈式传感器到底好在哪

发布时间：2024-11-24 19:11:21

5分钟搞懂背照堆栈式传感器到底好在哪

各大相机厂商最新推出的相机一大卖点都是背照堆栈式传感器

说这类传感器如何如何好

那么什么是背照堆栈式传感器

他比以前的传感器好在哪里呢？

今天老骚就跟大家说道说道~~

一般来说呀，传感器的结构一共分为五层：透镜层，滤色片层，电路排线层，感光层和基板层。

具体的前照式结构和背照式结构的不同如下图所示

前照式和背照式的主要区别在于电路层的位置，前照式在感光层之上，背照式在感光层之下

这样一个小小的顺序变化带来的结果如下图

前照式传感器光线需要穿过电路层才能到达感光层，所以因为电路层的遮挡，实际到达感光层的光线只有70%甚至更少

而且电路层因为是金属，所以还会有各种反光和杂光对感光层进行干扰。

相反，背照式传感器因为电路层在感光层下方，所以光线直接可以照到感光层上，没有电路层的遮挡和干扰，极大的提高了传感器的效率

最为明显的改变就是低照度下的成像质量会提高很多。

这么简单的改进，为什么不早点做呢？

实际上，这样小的改动，就要求受光层的基板要非常薄，大概是传统传感器基板的百分之一，对生产制造工艺要求非常高，所以近几年才开始出现背照式传感器。

那什么是非堆栈和堆栈式传感器呢？

非堆栈式传感器的示意图

传统的传感器制造是把像素区和电路去蚀刻在一块晶圆上，但在蚀刻时，会有一个问题，对于像素区域的制造工艺，是可以使用65nm的制程的

但对于处理电路的区域，65nm的制程是不够的，如果能用45nm的制程制造，那么在处理电路上的晶体管数量就能翻倍，这样，图像从像素处理出来的速度就更快，画质就能更好。

但因为在同一片硅片上进行蚀刻，没法使用两个制程来制造。

那如果将这两个区域分开，像素区域放在一个硅片上，用65nm制程制造；

处理电路放在另一个硅片上，用45nm制程制造；

再将它们堆叠拼起来，那这个矛盾就解决了。

这就是堆栈式传感器。

堆栈式传感器示意图

有了堆栈式的结构，我们能在处理电路得到更多的晶体管，拥有更快的速度。

因此，原来不容易实现的HDR、升格等，现在变得很常见。

读出速度也变得更快，因此果冻效应更小。

而且，由于将像素区域和处理电路区域堆叠，像素区域能做得更大。

说白了，非堆栈式传感器电路和感光件是绑在一起的，吃大锅饭，效率不高，堆栈式将他们分开，各司其职，获得了更大的效率。

那么背照+堆栈式=背照堆栈式传感器 ，这类传感器既拥有更好的图像质量，又拥有更高的工作效率，带来的就是现今数码相机性能的突飞猛进。

这下大家知道了吧。

看没看懂都希望在评论区看到你哟~

数码摄影中的传感器革命：前照式、背照式与堆栈式传感器的探索

在数码摄影的世界里，传感器是决定图像质量的关键组件。随着技术的发展，传感器的设计也在不断进化，以满足日益增长的影像质量和性能需求。本文将探讨三种主要的传感器类型——前照式、背照式和堆栈式——它们的特点、优势及应用场景。

前照式传感器（FSI, Front Side Illumination）

前照式传感器是最早的CMOS传感器设计之一，它的结构较为传统。在前照式传感器中，光线必须首先穿透传感器表面的金属布线层才能到达光电二极管，这些光电二极管负责将光信号转换为电信号。然而，金属线路层的存在会导致一部分光线被吸收或散射，从而降低了传感器的光线收集效率和图像的清晰度。

背照式传感器（BSI, Back Side Illumination）

为了解决前照式传感器的局限性，背照式传感器应运而生。在背照式传感器中，光电二极管被置于金属线路层的背面，这意味着光线可以直接照射到光电二极管上，而无需穿过金属线路层。这种设计极大地提高了光线的利用率，减少了光线损失，从而带来了更高的图像质量和更低的噪点。背照式传感器在弱光环境下的表现尤为出色，非常适合手机摄像头和紧凑型相机等需要在有限空间内实现高性能的设备。

堆栈式传感器（Stacked CMOS Sensor）

堆栈式传感器代表了传感器设计的最新进展。这种传感器将像素阵列和信号处理电路分离开来，分别放置在不同的物理层上，然后将这些层堆叠在一起。堆栈式设计不仅提高了传感器的集成度，还允许传感器具有更高的像素密度，更快的数据读取速度，以及更低的功耗。堆栈式传感器能够实现更高的动态范围和更快的连拍速度，使其成为高端相机、监控摄像头以及虚拟现实(VR)和增强现实(AR)设备的理想选择。

总结

前照式、背照式和堆栈式传感器的发展体现了传感器技术的不断革新，每一种设计都有其独特的优点和适用场景。前照式传感器因其成熟的技术和成本效益，仍然在某些低端产品中占有一席之地；背照式传感器以其在光线收集效率上的显著提高，成为了现代智能手机和便携式相机的首选；而堆栈式传感器则以其卓越的性能和多功能性，预示着未来传感器技术的无限可能。

随着科技的不断进步，未来的传感器将会更加高效、智能化，为数码摄影带来前所未有的新体验。无论是专业的摄影师还是业余爱好者，都将从这些技术进步中受益，捕捉更多生动、细腻的瞬间。