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图像传感器领域里的“中国智造”

admin 3周前 ( 01-09 03:11 ) 8 抢沙发
图像传感器领域里的“中国智造”摘要: 原标题:图像传感器领域里的“中国智造” 当我们拿起智能手机拍照定格一个个美丽的瞬间时,有一个“幕后功臣”正使出浑身解数,努...
原标题:图像传感器领域里的“中国智造”

图像传感器领域里的“中国智造”

当我们拿起智能手机拍照定格一个个美丽的瞬间时,有一个“幕后功臣”正使出浑身解数,努力将其从外界感知的光信号转换为数字图像信号。这个有着“人眼视网膜”之称的关键元器件就是——图像传感器。正是因为有了它和其他摄像器件的高度配合,我们才能够拍出一张张清晰美丽的照片。

从胶卷到CCD(电荷耦合器件)再到CMOS(互补金属氧化物半导体),随着成像技术的发展,目前CMOS图像传感器(图像传感器的一种)凭借低噪声、高灵敏度、高集成度、数字化输出等优势,已成为当前可见光成像领域主流的成像器件。“如果把相机、摄像机比作人类的眼睛,那么CMOS图像传感器就相当于我们的视网膜,其性能的好坏直接关系着能否高质高效成像。”长春长光辰芯光电技术有限公司总经理王欣洋打了个比方。

然而有些尴尬的是,在工业检测、生命科学、天文、广电等高端装备领域,我们使用的图像传感器几乎全部来自进口。如何有效发挥国家科研团队的作用,解决长远发展的“心腹之患”?中国科学院长春光学精密机械与物理研究所党委副书记金宏看得很清也很远,“长春光机所不缺乏先进的光学技术,但只有技术还不够,我们需要探索一条从核心技术到成果转化的成功之路。”

于是,2012年长春光机所从欧洲引进CMOS研发团队,成立了长春长光辰芯光电技术有限公司。此前曾先后参与设计了多款CMOS图像传感器的王欣洋,则从此开始了长达八年的创业之旅。“长春光机所在光电系统研发领域的经验以及在行业领域的资源,都为长光辰芯发展提供了有力支持。”如今再回望当初回国创业的决定,王欣洋坦言,“很幸运,没有遇到等米下锅的资金难题,整体比较顺利。”

“这是我们自主设计的一款背照式超高灵敏度CMOS图像传感器。”王欣洋从身边的玻璃展示柜中拿起一个四四方方的产品,信心满满地向记者介绍,“这款新产品图像分辨率可以达到3600万像素,有效感光面积比同类产品扩大了10倍以上。通过先进的背照式工艺,其灵敏度也提高了10倍以上。”

一连串数据意味着什么?王欣洋这样解释:“假如只有一个光子跑进了这个产品的‘视野’,那么它就有95%的机率看到并成像,而其他产品捕捉的机率一般只能达到60%—70%。换句话说,即便是伸手不见五指的星光状态下,人眼看不见,我们的产品也能看得清。”

苦心人天不负。而今长光辰芯通过多年研发,先后突破了低噪声全局快门像素设计、背照式芯片技术等多项核心技术,实现了四大系列CMOS图像传感器的研发及产业化能力。比如,高灵敏度低噪声GSENSE系列CMOS图像传感器具有高灵敏度、低噪声、高动态范围等特点,该系列产品面向高端科学成像应用而开发,主要应用领域包括生命科学、医疗成像、光谱学、荧光成像、天文学、高能物理和软X射线等领域,可全面满足对微光目标有效成像的应用需求。

再如,高速线阵GL系列CMOS图像传感器,具有高速、低噪声等特点,其分辨率从2K到32K不等,行频最高可达200kHz(千赫兹),能够满足各领域对系统成像速度提升的需求,可用于印刷品检测、标签检测、透明材料检测等领域,全面满足对目标高速推扫成像的应用需求。

“目前在工业成像领域,我们虽然刚刚进入两年左右的时间,市场占有率只有0.6%左右,但未来成长空间很大。在某些其他细分市场,我们的占有率有的可以达到40%—50%,比如液晶屏检测市场。”王欣洋告诉记者,长光辰芯系列CMOS图像传感器产品现有中外用户超过200家,应用范围涵盖生物、天文、工业、医疗、电镜、3D成像等多个领域。

2019年在中科院‘弘光专项’的支持下,长春光机所与长光辰芯启动实施了‘面向高端装备制造的系列化CMOS图像传感器’项目。面向高端装备制造领域的CMOS图像传感器研发及产业化工作将有效带动国内相关上下游产业的高速发展,包括晶圆加工、陶瓷封装壳、玻璃盖片等图像传感器生产产业和光学镜头、后背系统和图像处理等支撑产业。”谈及未来,王欣洋透露,目前长春光机所联合吉林省、长春市和经开区政府联合开展了CMOS相机产业园建设,将依托产业园完善的CMOS相机产业生态圈,形成产业集群效应,“今后,长光辰芯将开展更深层次的高性能、高集成度、智能化的CMOS图像传感器研制。”(经济日报经点科学工作室 记者:沈慧)

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