DIGITIMES Research觀察,隨2.5D/3D晶片互連技術成熟,促動堆疊式(stacked)互補金屬氧化物半導體影像感測器(CMOS Image Sensor;CIS)應用快速拓展,從初始應用於智慧型手機,而後延伸至工業、安防與車用領域,也帶動堆疊式全局快門(global shutter) CIS技術勃興。而整合數位訊號處理器(DSP)或深度神經網路(DNN)推論專用單元亦為CIS業者重要發展方向,其中以Sony腳步最快,已推出商用產品。
堆疊式結構可增加CIS畫素陣列面積,在提升影像品質的同時,縮小CIS面積並提升運算效能。而矽穿孔(Through Silicon Via;TSV)與混合鍵合(hybrid bonding)等2.5D/3D晶片互連技術的成熟與晶圓製程持續微縮為堆疊式CIS發展重要關鍵。
Sony、三星(Samsung)與豪威(OmniVision)等業者正往多層背照堆疊CIS方向發展,將畫素陣列、類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converter;ADC)、圖像訊號處理器(Image Signal Processor;ISP)、記憶體與傳輸介面等,分成多層堆疊發展,增強CIS功能。
堆疊式CIS初始應用於智慧型手機,而後應用漸廣,觸及車用、工業以及安防等領域,由於這些領域更依賴機器視覺,需具備清楚、高品質的原始影像數據,故帶動堆疊式全局快門CIS技術興起。
具備DNN推論功能的堆疊式CIS亦為業者重要發展方向,其中以Sony發展速度最快,已於2020年5月推出第一代產品IMX500/501。該產品由DSP、ISP與SRAM組成,將DNN推論功能內置於DSP,讓部分數據毋需依賴後端運算核心,減少數據傳輸,以提升資料傳輸效率,並降低功耗、頻寬,且強化數據安全與隱私性。