堆叠式CIS应用渐广　DNN推论将为重要发展方向

2021/06/29-AI Focus-

翁书婷

DIGITIMES Research观察，随2.5D/3D芯片互连技术成熟，促动堆叠式(stacked)互补金属氧化物半导体影像傳感器(CMOS Image Sensor；CIS)应用快速拓展，从初始应用于智能手機，而后延伸至工业、安防与车用领域，也带动堆叠式全局快门(global shutter) CIS技术勃兴。而整合數字信號处理器(DSP)或深度神经網絡(DNN)推论专用单元亦为CIS业者重要发展方向，其中以Sony脚步最快，已推出商用产品。 堆叠式结构可增加CIS像素阵列面积，在提升影像品质的同时，缩小CIS面积并提升运算效能。而矽穿孔(Through Silicon Via；TSV)与混合键合(hybrid bonding)等2.5D/3D芯片互连技术的成熟与晶圆制程持续微缩为堆叠式CIS发展重要关键。 Sony、三星(Samsung)与豪威(OmniVision)等业者正往多层背照堆叠CIS方向发展，将像素阵列、类比數字转换器(Analog-to-Digital Converter；ADC)、图像信號处理器(Image Signal Processor；ISP)、存儲器与传输界面等，分成多层堆叠发展，增强CIS功能。 堆叠式CIS初始应用于智能手機，而后应用渐广，触及车用、工业以及安防等领域，由于这些领域更依赖机器视觉，需具备清楚、高品质的原始影像数据，故带动堆叠式全局快门CIS技术兴起。 具备DNN推论功能的堆叠式CIS亦为业者重要发展方向，其中以Sony发展速度最快，已于2020年5月推出第一代产品IMX500/501。该产品由DSP、ISP与SRAM组成，将DNN推论功能内置于DSP，让部分数据毋需依赖后端运算核心，减少数据传输，以提升數據传输效率，并降低功耗、帶寬，且强化数据安全与隐私性。

堆叠式与单层CIS结构比较
矽穿孔与混合键合封装差异
全局快门与卷帘快门技术差异图示
主要业者全局快门CIS特色一览
智能CIS影像处理流程
Sony擘划新CIS商业模式

堆叠式CIS应用渐广 DNN推论将为重要发展方向

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