Pixel & Image sensor

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 논문 제목 - Development of Advanced Inter-Color-Filter Grid on Sub-Micron-Pixel CMOS Image Sensor for Mobile Cameras with High Sensitivity and High Resolution ​ 논문 주제 - 삼성전자가 VLSI에서 발표한 논문으로 빛의 회절로 인해 Airy Disk가 자연스럽게 생성된다. 픽셀 사이즈가 생성된 Airy Disk의 크기보다 작아지게 되면서 손실되는 빛을 잡아주기 위하여 Inter-Color-Filter-Grid를 사용하여 감도를 올렸다. ​ 본 논문을 리뷰하기 위해서는 우선 Airy Dis..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 1/2.74-inch 32Mpixel-Prototype CMOS Image Sensor with 0.64μm Unit Pixels Separated by Full-Depth Deep-Trench Isolation - ISSCC 2021에서 삼성전자가 발표한 논문이다. ​ 픽셀 크기를 0.7um에서 0.6um로 만들면? 제조 혁신과 레이아웃 아이디어가 필요함 이전 세대와 비교하여 성능을 맞추려면 어둡거나 밝을때의 특성, fixed pattern, temporal noise 등 관련해 훨씬 더 어렵다. 특히, 픽셀 소스팔로워 증폭기와 관련이 있다. ​ ​ 0.64um 픽셀의 DTI 종횡비를 0.7um픽셀과 똑..

2023년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 출처 - Teranishi, Nobukazu. "Effect and limitation of pinned photodiode." IEEE Transactions on Electron Devices 63.1 (2015): 10-15. Teranishi, Nobukazu. "Effect and limitation of pinned photodiode." IEEE Transactions on Electron Devices 63.1 (2015): 10-15. IEDM에서 발표된 intived paper로 굉장히 좋은 내용을 담고 있다. 역시 invited paper은 모두 읽어봐야할 것 같다. ​ 당연히 써야한다..

2023년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 이번에는 노이즈를 정리해보고자 한다. 노이즈는 능동 소자인 CIS의 이미지 퀄리티를 저하시키는 요소이다. ​ 이미지 센서는 빛이 픽셀로 들어와 광학적 신호가 전기적 신호로 전환한다. 그리고 수천만~수억개의 픽셀이 조화를 이뤄 이미지로 표현하기 까지 많은 프로세스가 적용된다. 이러한 과정을 거치면서 픽셀들이 수집한 전기적 신호는 노이즈에 영향을 받아 이미지 퀄리티가 열화되게 된다. 출처 - IMAGE SENSORS and SIGNAL PROCESSING for DIGITAL STILL CAMERAS 발생하는 원인에 따라 노이즈는 여러가지 이름으로 구분된다. 노이즈를 공부함에 있어 어려움 중 하나는 비슷한 이..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. + CIS 공부 초기에 큰 도움을 주셨던 tachynoll 선생님께 감사드립니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ source : https://tachynoll.wordpress.com/ 3TR의 구조이다. 3TR은 Photodiode가 Reset과 연결되어 있다. 구조상 reset을 하게되면 애써 빛에 의해 수집된 전하가 사라지게된다. 따라서 reset 이후에 신호를 측정 할 수 없다. 이러한 이유로 reset level과 signal level이 다른 Frame에서 오게되고 그 랜덤성에 의해 reset noise의 요인이 된다. ​ 즉, 매번 리셋될 때 마다 reset의 랜덤성에 의해 전압이 다르게 된다. 그리고 구조 때문에 sig..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글 ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ Photodiode에 빛이 들어온 뒤 전하가 어떻게 움직이는지 궁금점이 많았다. Source : Lecture PPT of Chun Ji min in IDEC 위 그림은 3TR 구조의 하나의 픽셀 회로이다. ​ ​ 작동 방식은 간단하게 아래와 같다. 1. reset TR과 SEL TR 모두 OFF 상태이므로 photodiode는 Floating 상태가 되어 전하가 지속적으로 수집된다. 2. 전하가 수집되면 SEL TR을 ON 상태로 바꿔 화소를 신호선에 연결시킨다. 3. photodiode의 n형의 전압을 sampling한다. (지금의 sampling은 신호를 포함하고 있는 전압이다.) 4. reset TR을 O..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글 ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 지난 시간 내용을 이어가면, 전하를 수집하는데 있어, 중요한 요소로는 photo diode까지의 빛의 투과율, Fill Factor, Charge collection efficiency가 있다. 이 중요한 세가지의 요소를 나타낸게 QE로 Quantum Efficiency(양자 효율)이다. ​ 앞서 말한 세가지의 요소를 이용해 아래와 같은 식을 나타낼 수 있다. ​ 또한 직관적인 관점으로 (픽셀 당 생성된 신호 전하의 양) / (픽셀 당 입사된 광자의 수) 로써 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다. (픽셀 당 입사된 광자의 수)는 회로에 반사된 빛, 투과해버린 빛을 제외한 입사된 빛 중 FF을 곱한 값을 뜻하며 (..

2021년에 네이버 블로그에 포스팅한 글입니다. ㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ 이전 시간에는 빛과 파장에 대해 다루고 실리콘에 빛이 투영될 경우 가시광선 영역을 측정 할 수 있다고 했다. 측정을 위해서는 빛의 에너지에 해당하는 전하를 수집해야한다. (여기서 에너지는 질량을 가진 물체만이 가질 수 있다고 하는데, 빛은 질량을 가지지 않으니 에너지를 가지지 않는다고 해야 할 수 도 있다. 하지만 빛의 이중성 때문에 입자적인 관점으로 설명 할 경우 에너지라고 표현하는 것 같다. 이 부분은 확실하지 않으니 추후 더 찾아보도록 하겠다.) 그렇다면 전하를 어떻게 수집할 것인가? Pinned photo diode 등 어려가지 방법이 있지만 넓은 관점으로 비교하면 크게 1. PN접합 , 2. MO..