垂直电荷转移成像器件(Vertically-charge-transferring Pixel Sensor, VPS)是南京威派视半导体创始团队核心成员于2009年在南京大学提出,颠覆了传统成像技术的像元结构,用单一晶体管实现了CIS中3~4个晶体管和一个二极管的功能,将像元尺寸由“微米级”推进至“纳米级”。
这是一款拥有完全自主知识产品,完全国产的新型成像器件。该技术突破了传统成像器件的像元结构,创新性地将感光、读取、复位、选址功能集成到单一晶体管,解决了满阱电荷量受限于像元结构的问题,目前像素尺寸最小可达0.5微米,像素规模最大可至6亿。

一、定义
垂直电荷转移成像器件(VPS技术),采用一种全新的超大像素规模超高分辨率的高端成像芯片技术,通过缩小单元像素尺寸实现单位面积内像素数目显著提升,为我国成像芯片领域提供了全新的技术路径。
二、技术起源
当前,国内外主流成像器件有两种类型:一种是电荷耦合器件(CCD,Charge-Coupled Device,2009年诺贝尔奖),一种是互补金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)器件。为研制具有纳米级像素尺寸的成像器件,本质上需要突破成像信噪比和像素尺寸的固有矛盾,将成像器件的像素尺寸由微米分辨力提升至纳米分辨力。CCD由于其工艺的特殊性和电荷转移机制的复杂性,要求其电荷转移效率极高,从而对MOS电容的界面质量提出很高的要求,使得尺寸缩小十分困难,目前最小的CCD阵列像素尺寸为0.7微米。CMOS-APS由于采用标准的CMOS工艺,随着CMOS工艺节点的不断缩小,CMOS-APS像素尺寸也在不断缩小,但是CMOS-APS每个像素单元包含了多个晶体管(分别实现光电转换、寻址、放大等功能),使得其占空比较低,单元像素面积接近100F2,满阱电荷量受限于像素结构,从而使得其尺寸缩小变得极其困难。
CMOS图像传感器厂商多年来一直在为减小像素间距而努力。因为图像传感器的像素越多,分辨率也越高。但是,随着像素间距尺寸与光的波长越来越接近,像素缩小变得越来越困难。
南京威派视半导体创始团队核心成员于2009年在南京大学提出提出了全新的垂直电荷转移成像器件(VPS)概念,该技术完全基于标准CMOS工艺,它解决了满阱电荷量受限于像素结构的问题,与传统的CCD或CMOS成像技术相比,VPS技术用单一晶体管实现CIS单元像素(一个二极管和3-4个晶体管)的全部功能,将像元尺寸由“微米级”推进至“纳米级”,目前已实现像素尺寸达0.5微米,像素规模达6亿,在全球处于领先水平,是世界上像素尺寸最小,像素规模最大的无透镜显微图像传感芯片。
三、颠覆性应用
VPS芯片应用领域:医疗成像、生命科学、商用卫星、大范围监控、工业检测、航天航空、军 工领域等

无透镜显微
VPS芯片数字显微技术大视场(较传统光学显微视场提高近500倍)和高分辨(超6亿像素)兼得的优势可以广泛运用于生命科学领域。可以让医疗器械具备输出大视野高分辨显微图像的能力,基于VPS芯片数字显微技术的医疗器械不用再借助显微镜和扫描装置,设备结构简单,维护方便,更易与样本自动化预处理、高通量检测和人工智能辅助诊断等技术相结合,创造出各级医疗机构都能使用的高精水平的医疗器械。

大范围监控
VPS芯片支持超6亿像素,超高分辨率可在大范围区域内拍摄图像,并能保留整个图像的精致细节。适用于桥梁检测、海上风电检测、铁路枢纽电力工程检测、森林消防检测、林地巡护、农业勘测等等。


这是一款拥有完全自主知识产品,完全国产的新型成像器件。该技术突破了传统成像器件的像元结构,创新性地将感光、读取、复位、选址功能集成到单一晶体管,解决了满阱电荷量受限于像元结构的问题,目前像素尺寸最小可达0.5微米,像素规模最大可至6亿。

一、定义
垂直电荷转移成像器件(VPS技术),采用一种全新的超大像素规模超高分辨率的高端成像芯片技术,通过缩小单元像素尺寸实现单位面积内像素数目显著提升,为我国成像芯片领域提供了全新的技术路径。
二、技术起源
当前,国内外主流成像器件有两种类型:一种是电荷耦合器件(CCD,Charge-Coupled Device,2009年诺贝尔奖),一种是互补金属氧化物半导体(CMOS,Complementary Metal Oxide Semiconductor)器件。为研制具有纳米级像素尺寸的成像器件,本质上需要突破成像信噪比和像素尺寸的固有矛盾,将成像器件的像素尺寸由微米分辨力提升至纳米分辨力。CCD由于其工艺的特殊性和电荷转移机制的复杂性,要求其电荷转移效率极高,从而对MOS电容的界面质量提出很高的要求,使得尺寸缩小十分困难,目前最小的CCD阵列像素尺寸为0.7微米。CMOS-APS由于采用标准的CMOS工艺,随着CMOS工艺节点的不断缩小,CMOS-APS像素尺寸也在不断缩小,但是CMOS-APS每个像素单元包含了多个晶体管(分别实现光电转换、寻址、放大等功能),使得其占空比较低,单元像素面积接近100F2,满阱电荷量受限于像素结构,从而使得其尺寸缩小变得极其困难。
CMOS图像传感器厂商多年来一直在为减小像素间距而努力。因为图像传感器的像素越多,分辨率也越高。但是,随着像素间距尺寸与光的波长越来越接近,像素缩小变得越来越困难。
南京威派视半导体创始团队核心成员于2009年在南京大学提出提出了全新的垂直电荷转移成像器件(VPS)概念,该技术完全基于标准CMOS工艺,它解决了满阱电荷量受限于像素结构的问题,与传统的CCD或CMOS成像技术相比,VPS技术用单一晶体管实现CIS单元像素(一个二极管和3-4个晶体管)的全部功能,将像元尺寸由“微米级”推进至“纳米级”,目前已实现像素尺寸达0.5微米,像素规模达6亿,在全球处于领先水平,是世界上像素尺寸最小,像素规模最大的无透镜显微图像传感芯片。
三、颠覆性应用
VPS芯片应用领域:医疗成像、生命科学、商用卫星、大范围监控、工业检测、航天航空、军 工领域等

无透镜显微
VPS芯片数字显微技术大视场(较传统光学显微视场提高近500倍)和高分辨(超6亿像素)兼得的优势可以广泛运用于生命科学领域。可以让医疗器械具备输出大视野高分辨显微图像的能力,基于VPS芯片数字显微技术的医疗器械不用再借助显微镜和扫描装置,设备结构简单,维护方便,更易与样本自动化预处理、高通量检测和人工智能辅助诊断等技术相结合,创造出各级医疗机构都能使用的高精水平的医疗器械。

大范围监控
VPS芯片支持超6亿像素,超高分辨率可在大范围区域内拍摄图像,并能保留整个图像的精致细节。适用于桥梁检测、海上风电检测、铁路枢纽电力工程检测、森林消防检测、林地巡护、农业勘测等等。

