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(jī)、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(shù)，以便在高飽和的市場和短產(chǎn)品生命周期中突圍而出。而顯示屏廠商的比較大困難之一是如何維持產(chǎn)品的足夠利潤。以8K MicroLED 顯示屏為例，僅物料清單成本(BOM)預(yù)計(jì)20萬美元，遠(yuǎn)超過消費(fèi)者的負(fù)擔(dān)水平。通過提高良率降低生產(chǎn)成本成為了當(dāng)務(wù)之急，這樣才能把像OLED和MicroLED這樣的新型顯示技術(shù)以合理價(jià)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(shù)而設(shè)計(jì)。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，是世界上比較小的2.5μm低噪聲全局快門像素技術(shù)。

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(jìn)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(guān)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(shù)，8k*8k分辨率，且全尺寸10bit輸出幀率高達(dá) 65fps 。傳感器尺寸APS-C畫幅，該領(lǐng)域比較高分辨率的全局快門CMOS傳感器?，F(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(dá)70%的QE、寬角度響應(yīng)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(shè)計(jì)，旨在為下一代高端系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)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(yīng)用，通過裁減可輸出其他尺寸；

• 上下兩個Tap的結(jié)構(gòu)，全分辨率10bit輸出高達(dá)65fps，數(shù)據(jù)傳輸速率43.6Gbps；

• 相關(guān)二次采樣和低噪聲ADC架構(gòu)，實(shí)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(yīng)和出色的1/10,000 快門效率，更有效采集光子；

• APS-C 畫幅；

• 實(shí)時高動態(tài)范圍嵌入式功能，相較于使用線性模式進(jìn)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：支持比較多四個連續(xù)取景窗口，并能獨(dú)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(yīng)用領(lǐng)域。

創(chuàng)新點(diǎn)

全球比較小的全局快門像素

基于TowerJazz 公司的65nm工藝技術(shù)，Emerald 67M成為APS-C領(lǐng)域比較高分辨率的全局快門CMOS傳感器。其采用8T共享像素架構(gòu)（兩個像素共享8個晶體管），能達(dá)到6T像素架構(gòu)的同樣的性能?；诖嗽O(shè)計(jì)，Emerald 67M同時擁有低至3e-的讀出噪聲和70%的QE。電子結(jié)構(gòu)如下圖：

憑借先進(jìn)的堆棧結(jié)構(gòu)，芯片的敏感度也得以提升。像素點(diǎn)獨(dú)特的 “dual light-pipe”架構(gòu)，能通過微光纖把光線直接導(dǎo)入光電二級管。

創(chuàng)新讀出結(jié)構(gòu)

Emerald 67M具有創(chuàng)新的雙Tap結(jié)構(gòu)，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(yīng)輸出分別進(jìn)行編程。這樣的好處是允許在每個對應(yīng)輸出作出不同的設(shè)定。這一雙Tap的原理相當(dāng)于每列有兩個ADC，使得Emerald 67M能夠在全分辨率10bit下實(shí)現(xiàn)65fps ，接近44Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。 

這一創(chuàng)新架構(gòu)的比較大技術(shù)挑戰(zhàn)，在于如何避免頂部和底部讀出的不匹配導(dǎo)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(bǔ)償功能，可以補(bǔ)償讀出通道之間的不匹配，從而解決這一難題。

應(yīng)用領(lǐng)域和場景

Emerald 67M主要設(shè)計(jì)用于顯示器和高端電子的檢測應(yīng)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(lǐng)域的硬質(zhì)內(nèi)窺鏡等醫(yī)療場景也適用。

價(jià)格優(yōu)勢

Emerald 67M面向高分辨率需求的高端市場，從價(jià)格/分辨率比例來看， Emerald 67M是市場上比較具性價(jià)比高分辨率全局快門傳感器。另外，參考它的價(jià)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(jià)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(jià)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(guān)成本，Emerald 67M的設(shè)計(jì)采用了一些技巧，提高了生產(chǎn)良率。 

除了傳感器價(jià)格，系統(tǒng)總成本也是Emerald 67M 的設(shè)計(jì)考慮因素。這款傳感器符合標(biāo)準(zhǔn)APS-C光學(xué)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(jìn)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(diǎn)，助力新一代8K娛樂和廣播制作。它的全局快門技術(shù)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(yùn)動捕捉市場中起到至關(guān)重要作用。