OmnVision开发CMOS传感器背面照明技术 有望大幅提升相机性能
日期：2008-6-18
BSI技术颠倒CameraChip传感器的上下层，因此传感器可以通过原本是传感器底层的硅基来收集光线。这种方法与传统的前面照度(FSI)影像传感器不同，在FSI影像传感器上，到达感光区的光线在某种程度上被传感器中能将光子转换成电子的金属和介电层所限制。FSI方法会阻碍光线到达像素或使光线偏离像素，最终降低填充系数，并带来像素之间串扰等其它问题。BSI颠倒了各层之间的安排，从而使得金属和介电层位于传感器阵列的下方，为光线提供了到达像素最直接的通道。这种新方法优化了光线吸收，使得OmniVision能够建立一种超过1.4微米所有性能指标的1.4微米BSI像素，甚至超过大多数1.75微米FSI像素。
OmniBSI架构提供了多项超越FSI的性能改进，包括每单位区域更强的灵敏度、更高的量子效率以及减少串扰和光响应非均匀性，所有这些改进都能够显著改善影像质量。由于光线直接到达硅基，因此影像传感器的填充系数获得了显著改善，从而可以提供同类最佳的微光敏感度。显著增高的主光线角度能够实现更短的镜头高度，从而可支持更薄的相机模块，这种模块是新一代超薄手机的理想之选。最后，BSI技术可支持更大的孔径尺寸，从而可实现更低的光圈系数(f stops)，凭借出众的相机性能推动性能更卓越相机模块的开发。
OmniVision工艺设计副总裁Howard Rhodes表示：“根据现行设计规则，将FSI像素架构缩小至1.4微米或以下带来了一些真正的挑战，因为金属线和晶体管正不断使像素光圈接近其物理极限——光的波长。要想利用传统FSI像素技术解决这一问题将需要转换为65nm铜工艺技术，这会大大增加生产的复杂性和成本。由于支持三层以上的金属，BSI实现了巨大的生产优势，同时无需转变为更小的工艺节点。这意味着可简化布线，且与FSI传感器相比，芯片尺寸更小，同时不会带来因转变为更小的工艺节点而产生的复杂性和额外成本。”
TSMC的主流技术营销高级总监Ken Chen博士表示：“虽然背面照度概念已经研究了20多年，但迄今还没有谁能够成功开发出商业化并大批量cmos传感器的生产工艺。”
OmniVision目前正展示一款8百万像素的OmniBSI CameraChip传感器，并预计将在6月底之前开始首批产品的出样。
iSuppli的研究员Anu Pokharna称：“BSI技术在科学、航空等高端应用上已经有所采用，不过由于成本是以前的2到3倍，一直没有在消费领域得以采用。”
而Future Image Inc的高级分析师Tony Henning透露，美光公司在2000年就已经握有一项BSI的专利，并且制造了批量的产品，“不过，成本控制是需要长期工作的，OmniVison和TSMC已经在这个项目上合作了两年。”
不过OmniVison并不愿意透露任何关于该技术实现的细节。Henning表示，我打赌这个工艺不受专利保护，不然OmniVison不会这么小心。
其他可以减少像素大小的竞争性技术
当然，BSI不是唯一的方法，比如上个六月，柯达发布了一种新的滤色镜技术，可以使得图像传感器的光敏感度加倍，将全色像素添加至红绿蓝三原色滤色镜阵列。
Henning补充说Tessera是众多BSI替代技术研发者之一，Tessera已经建立“这个领域很强的技术投入，通过大量的公司”， 他还补充道“他们的封装技术（来自于Shellcase和Digital Optics）使得晶元级别的照相机成为可能（更小，更便宜）”
OmniVision的OmniBSI对CMOS图像市场的竞争格局的影响如何？
iSuppli对此持谨慎态度，Pokharna说：“我们认为这项技术在开始的时候不能进行大规模商用，因为它的成本”，尽管如此，“这项技术在不久的将来可能会对高端照相机市场带来一定的冲击，因为此时光敏感度会变得更为重要，因为可能需要在低曝光时间里需要更好的图像质量”
OmniVision目前还没有透露使用BSI技术的8兆像素产品的具体价格。
但是基于OmniBSI技术的架构，OmniVision宣称将在这个夏天推出更高像素尺寸的产品，OmniVision正在建立1.4微米级别的BSI像素，“能够超越所有1.4微米级别产品的性能，甚至超过1.75微米级别正面照明产品的性能”
1.75微米是目前CMOS图像传感器市场上的最新技术，根据iSuppli的预测，今年夏天前1.4微米像素技术将会有相关产品推出。
OmniVision相信BSI技术将会成为未来市场上的主要竞争力，如今OmniVision依然可以使用TSMC的110纳米工艺，但FSI技术需要用到65纳米工艺，因为当FSI的架构进入1.4微米或者更小的级别，金属线和晶体管使得像素间的缝隙接近光波长，这将成为它的物理瓶颈。
OmniVision的Hepp介绍到：“我们的优势在于（使用BSI）我们在制造上还可以使用更老的工艺，同时又可以在CMOS图像传感器上创造更小的像素尺寸。
OmniVision去年成为了最大的CMOS图像传感器制造商，拥有19%的市场份额，而Micron失去了它的市场地位目前降到第三的位置，拥有16.1%的市场份额。
Micron今年早些时候成立了Aptina Imaging，这是一个独立的CMOS图像传感器部门，可能会挽回一些市场上的颓势，Aptina将自由选择外部的制造商，能够满足Micron的制造需求。