（東京，日本）——索尼公司宣布開發出配備全局快門功能^※1，擁有146萬像素的背照式CMOS影像傳感器。新開發的像素并行模數轉換器能將所有同時曝光的像素模擬信號立即轉換為并行的數字信號。索尼于2018年2月11日在美國舊金山舉行的國際固態電路會議（ISSCC）上展示了這項新技術。 

目前市面上的CMOS影像傳感器是采用傳統的縱列A/D轉換方法^※2逐行讀取由像素經光電轉換產生的模擬信號，這種方式容易產生讀取時移，從而導致圖像失真（焦平面失真）。 

而這款全新的索尼傳感器配有較新研發的低電流緊湊型A/D轉換器，它們位于每個像素下方。這些A/D轉換器可立即將所有來自同時曝光的像素模擬信號并行轉換為數字信號，并將其暫時存儲在數字存儲器中。這種結構能減少讀取時移導致的焦平面失真，因而具備了全局快門功能^※1，這是業界首款^※3用于高靈敏度背照式CMOS傳感器的百萬像素級并行A/D轉換器。 

與傳統的縱列A/D轉換方法^※2相比，新款傳感器所用到的A/D轉換器數量增加至約1000倍，這意味著對電流的需求激增了。索尼則通過開發一款緊湊型14位A/D轉換器解決了這個問題，該轉換器在低電流環境下擁有業界較佳性能^※4。 

新款傳感器的A/D轉換器和數字存儲器空間都采用堆疊結構，這些元件集成在底部芯片中。頂部芯片上每個像素之間的連接使用Cu-Cu（銅 - 銅）連接^※5，索尼于2016年1月實現批量生產，這也是該技術首次實現批量生產。 

另外，該傳感器采用了新開發的數據傳輸機制，能夠在A/D轉換過程中實現高速且大規模地并行數據讀取。 

※1：此項功能可有效減少因逐行讀取像素信號而引起的圖像失真（焦平面失真）。

※2：此方法為并行配置中的每個垂直行像素提供A/D轉換器。

※3：截至2018年2月13日。

※4：截至2018年2月13日。FoM（靈敏值）：0.24e-?nJ/step。（功耗×噪聲）/{像素數量×幀速×ADC分辨率）}。

※5：該技術在累加背照式CMOS影像傳感器部分（頂部芯片）和邏輯電路（底部芯片）時，通過連接的Cu（銅）焊盤持續供電。與硅通孔（TSV）布線相比，該方法通過在像素區周圍穿透電極來實現連接，讓設計更為自由，生產力更強，尺寸更小，性能更高。索尼于2016年12月在舊金山的國際電子設備會議（IEDM）上展示了該項技術。 

主要特點 

通過以下核心技術，在高靈敏度的背照式CMOS影像傳感器中實現全局快門功能^※1 

1. 低電流、緊湊型的像素并行A/D轉換器

   為了減少能耗，新轉換器采用了可在亞閾值電流下運行的比較器，這款低電流、緊湊型的14位A/D轉換器，實現了業界性能較佳^※4。較之傳統的轉換方法^※2，它所采用的A/D轉換器增加至約1000倍，卻依然克服了由此帶來的電流需求壓力。 

2. 銅 - 銅連接^※5

   為了實現所有像素并行的A/D轉換，索尼公司開發了一種技術，可以將大約300萬個銅 - 銅連接^※5搭在一個傳感器上。銅 - 銅連接提供了像素和邏輯基板之間的電氣連續性，保證了146萬個（同有效像素數）A/D轉換器和數字存儲器的安全空間。 

3. 高速數據傳輸建設

   索尼開發了一種新的讀取電路，以支持在A/D轉換過程中所需要的大規模并行數字信號傳輸。該轉換過程會用到146萬個A/D轉換器，以高速讀取和寫入所有的像素信號。 

   塊圖

芯片照片（左邊：銅-銅連接橫切面，右上：像素基板，右下：邏輯基板）

拍攝樣張（(F2.8, 7300lux，曝光時間：0.56毫秒，y1.0)

（本文譯自英文原文）