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CMOS TDI图像传感器成为欧洲航天航空机构研发热点

  由法国国家太空研究中心(CNES)、欧洲最大航天企业ASTRIUM、欧洲最大卫星制造商Thales Alenia Space和法国核研究与制造有限公司SODERN联合举办的“CMOS Image Sensors for High Performance Applications”研讨会于2013年11月在法国图卢兹举行。来自欧洲各大研究所和企业的专家介绍了CMOS图像传感器在航天航空、低照度、近红外的应用,探讨了CMOS器件的抗辐照技术、背照式技术(BSI)、ADC和CMOS TDI(时间延迟积分)技术。本次研讨会共24篇参会论文,其中五篇为CMOS TDI技术相关,分别介绍了CMOS TDI芯片的像素设计、生产和测试方面的最新研究成果及其应用技术。

  时间延时积分(Time Delay Integration, 简称TDI)图像传感器具有极高的信噪比和敏感度,主要应用在低照度或者被测物体高速运动的成像领域,例如高速工业检测、侦察相机、或航天航空载荷相机等等。TDI图像传感器传统上使用CCD工艺生产,但CCD器件存在很大的局限性:无法作片上集成电路、功耗高、抗辐照能力差、抗光晕能力差等。近年来CMOS工艺已经有了很大的发展,集成度、功耗、速度、成本、抗辐照能力和抗光晕能力较CCD工艺都有很大提高。因此基于CMOS工艺的TDI图像传感器正成为各国研发的热点。

  本次研讨会上比利时微电子中心IMEC的CMOS TDI芯片是为法国宇航局开发,计划用于对地观测应用。这款CMOS TDI芯片的设计和生产是基于IMEC的130纳米CMOS工艺线,成像质量可与传统TDI芯片媲美,同时在片上集成了ADC和低功耗、高速读出电路,在芯片整体性能和集成度上有大幅提高。预计在不久的将来,CMOS TDI芯片的设计和生产日趋成熟,可逐步应用在高速工业检测和航天航空应用中,大幅提高系统集成度、抗辐照能力和抗光晕能力,降低功耗和成本。