電子廠商現(xiàn)今面對的是全球?qū)﹄娮赢a(chǎn)品和顯示屏(如智能手機、無人駕駛汽車、智能冰箱和鏡等)的暴增式需求。
面對這樣的市場需求，廠商需要不斷創(chuàng)新顯示技術，以便在高飽和的市場和短產(chǎn)品生命周期中突圍而出。而顯示屏廠商的最大困難之一是如何維持產(chǎn)品的足夠利潤。以全球首個8K MicroLED 顯示屏為例，僅物料清單成本(BOM)預計20萬美元，遠超過消費者的負擔水平。通過提高良率降低生產(chǎn)成本成為了當務之急，這樣才能把像OLED和MicroLED這樣的新型顯示技術以合理價格推向大眾市場。
作為Teledyne Technologies旗下公司及成像解決方案的全球創(chuàng)新者，Teledyne e2v與芯片晶圓代工領先企業(yè)TowerJazz聯(lián)合發(fā)布的Emerald?67M圖像傳感器專為超高分辨率電子檢測、高端監(jiān)控和顯微技術而設計。作為Teledyne e2v的Emerald系列的新成員，該傳感器采用TowerJazz公司全新研發(fā)的65nm工藝制程，是世界上最小的2.5μm低噪聲全局快門像素技術。
Emerald 67M CMOS 圖像傳感器
Emerald 67M 的高分辨率和出色圖像質(zhì)量，能夠幫助廠商提高和改進檢測系統(tǒng)的缺陷檢測率，能在生產(chǎn)良率提高方面起到關鍵作用，通過良率提升從而提高盈利。
產(chǎn)品介紹
Emerald 67M CMOS圖像傳感器采用基于65nm的全新2.5μm全局快門像素技術，8k*8k分辨率，且全尺寸10bit輸出幀率高達 65fps 。傳感器尺寸APS-C畫幅，該領域最高分辨率的全局快門CMOS傳感器。現(xiàn)有的37x42mm μPGA封裝亦帶來更優(yōu)的熱效率和更好的平整度。
Emerald 67M具有出色的光電性能，低至3e-的讀出噪聲、高達70%的QE、寬角度響應和66dB動態(tài)范圍，即使低亮度環(huán)境也能擁有出色的畫質(zhì)。
Emerald 67M的設計，旨在為下一代高端系統(tǒng)開發(fā)應用提供差異化的解決方案。
Emerald 67M 封裝
Emerald 67M主要性能：
8K*8k分辨率 (8192 x 8192 像素陣列);
方形尺寸適用于工業(yè)應用，通過裁減可輸出其他尺寸；
上下兩個Tap的結構，全分辨率10bit輸出高達65fps，數(shù)據(jù)傳輸速率43.6Gbps；
相關二次采樣和低噪聲ADC架構，實現(xiàn)低至3e-的讀出噪聲和66dB的動態(tài)范圍；
全局快門；
70% QE、 ±15°寬角度響應和出色的1/10,000 快門效率，更有效采集光子；
APS-C 畫幅；
實時高動態(tài)范圍嵌入式功能，相較于使用線性模式進行長時間曝光以取得HDR圖像的產(chǎn)品，這一功能不會造成幀率丟失。
多重取景窗口(Multi-ROI) 嵌入式功能：支持最多四個連續(xù)取景窗口，并能獨立的控制各窗口的曝光增益、曝光時間和窗口大小。有利于產(chǎn)品檢測或交通管制系統(tǒng)等應用領域。
創(chuàng)新點
全球最小的全局快門像素
基于TowerJazz 公司的65nm工藝技術，Emerald 67M成為APS-C領域最高分辨率的全局快門CMOS傳感器。其采用8T共享像素架構（兩個像素共享8個晶體管），能達到6T像素架構的同樣的性能。基于此設計，Emerald 67M同時擁有低至3e-的讀出噪聲和70%的QE。電子結構如下圖：
憑借先進的堆棧結構，芯片的敏感度也得以提升。像素點獨特的 “dual light-pipe”架構，能通過微光纖把光線直接導入光電二級管。
創(chuàng)新讀出結構
Emerald 67M具有創(chuàng)新的雙Tap結構，上下像素陣列能通過各自的讀取通道和LVDS端口讀出。讀出模塊可并行處理，每一像素列由一個讀出通道處理。所有通道均同時工作，并同時對整行像素的模擬數(shù)據(jù)作出調(diào)配和數(shù)字化。
模擬和數(shù)字編程可以全局方式控制，而數(shù)字區(qū)塊可以在每個對應輸出分別進行編程。這樣的好處是允許在每個對應輸出作出不同的設定。這一雙Tap的原理相當于每列有兩個ADC，使得Emerald 67M能夠在全分辨率10bit下實現(xiàn)65fps ，接近44Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。
這一創(chuàng)新架構的最大技術挑戰(zhàn)，在于如何避免頂部和底部讀出的不匹配導致圖像中間銜接處亮度不平滑。Emerald 67M 集成了片上固定圖像噪聲垂直補償功能，可以補償讀出通道之間的不匹配，從而解決這一難題。
應用領域和場景
Emerald 67M主要設計用于顯示器和高端電子的檢測應用；衛(wèi)星平臺、飛行器和航空攝影成像系統(tǒng)，提供的航空圖像數(shù)據(jù)幫助礦藏探測、水污染監(jiān)測以及農(nóng)作物狀態(tài)監(jiān)控等，可以在全球資源管理和環(huán)保方面發(fā)揮重要作用；甚至對公共衛(wèi)生領域的硬質(zhì)內(nèi)窺鏡等醫(yī)療場景也適用。
價格優(yōu)勢
Emerald 67M面向高分辨率需求的高端市場，從價格/分辨率比例來看， Emerald 67M是市場上最具性價比高分辨率全局快門傳感器。另外，參考它的價格定位，即便與低分辨率傳感器相比，它的競爭力仍不遜色。從價格角度來看， Emerald 67M是極具競爭力的產(chǎn)品。
Teledyne e2v在這個傳感器開發(fā)的整個過程中都把價格作為考慮因素，從而成功生產(chǎn)出這一非常具競爭力的產(chǎn)品。晶圓是CMOS傳感器成本的重要部分，而為降低這部分的相關成本，Emerald 67M的設計采用了一些技巧，提高了生產(chǎn)良率。
除了傳感器價格，系統(tǒng)總成本也是Emerald 67M 的設計考慮因素。這款傳感器符合標準APS-C光學格式，比大尺寸的F口或35mm的鏡頭更便宜，從而可以在鏡頭方面節(jié)省成本。另外， Emerald 67M具有非常低的時域噪聲，有助于減小亮度需求，節(jié)省照明成本，同時還保持高動態(tài)范圍水平。
隨著主要制造品牌8K顯示器逐漸進入創(chuàng)新展覽和電子商店，推動了市場對相同分辨率內(nèi)容的需求。Emerald 67M 的8K分辨率和無模糊化圖像的特點，助力新一代8K娛樂和廣播制作。它的全局快門技術和高幀率能夠滿足完美流暢圖像捕捉的要求，在不斷增長的3D動畫電影運動捕捉市場中起到至關重要作用。
