1. تفاوت ساختاری به عنوان یک پیش فرض طراحی
در حسگرهای FSI، نور فرودی باید قبل از رسیدن به فتودیود از چندین لایه سیمکشی فلزی عبور کند. این معماری، در حالی که از نظر تاریخی کافی است، ذاتاً انسداد نوری را معرفی می کند، به ویژه با کوچک شدن اندازه پیکسل.
حسگرهای BSI بستر سیلیکونی را معکوس میکنند و اتصالات فلزی را به پشت دیود نوری منتقل میکنند. در نتیجه، فوتونها میتوانند با تلفات کمتر به ناحیه حساس به نور- برسند.
این جهت گیری مجدد ساختاری مبنای فیزیکی واگرایی عملکرد مشاهده شده بین دو معماری را ایجاد می کند.
2. کارایی فوتون و عملکرد کم{1}} نور
از آنجایی که پیکسلهای FSI تا حدی توسط مدارهای جانبی-سایه میشوند، بازده کوانتومی آنها در شرایط نور کم-بهطور محسوسی کاهش مییابد. با کاهش گام پیکسل، این محدودیت به طور فزایندهای آشکار میشود و نیاز به کاهش نویز در سطح ISP قویتر-میباشد.
معماری BSI، در مقابل، کارایی جمع آوری فوتون را با طراحی بهبود می بخشد. در نتیجه، نسبت سیگنال به نویز بالاتر را میتوان در سطوح روشنایی پایینتر حفظ کرد و تخریب تصویر بهجای جبران ناگهانی از طریق مداخله الگوریتمی به تأخیر میافتد.
بنابراین، مزیت BSI به "تصاویر روشن تر" محدود نمی شود، بلکه به آن نیز گسترش می یابدرفتار سیگنال قابل پیش بینی تر تحت نور غیر ایده آل.
3. تأثیر بر مقیاس پیکسل و طراحی نوری
همانطور که سیستم های تصویربرداری به سمت وضوح بالاتر و ردپای ماژول های کوچکتر می روند، کاهش اندازه پیکسل اجتناب ناپذیر می شود. در چنین زمینههایی، معماری FSI با یک گلوگاه ساختاری مواجه میشود: کاهش ناحیه حساس به نور موثر و افزایش تداخل نوری.
BSI این محدودیت را کاهش می دهد. با جدا کردن مسیرهای فلزی از مسیر نور، کوچکسازی بیشتر پیکسلها را بدون از بین بردن حساسیت نسبتاً ممکن میسازد.
این مشخصه به طور مستقیم انعطافپذیری طراحی نوری را افزایش میدهد و اجازه میدهد دیافراگمهای کوچکتر، میدان دید وسیعتر، یا پشتههای ماژول نازکتر را بدون افت کیفیت تصویر فاجعهبارتر فراهم کند.
از منظر ماژول دوربین، این به معنی استآزادی بیشتر در طراحی مشترک مکانیکی و نوری{0}}.
4. پیچیدگی تولید و ملاحظات هزینه
لازم به ذکر است که سنسورهای BSI مراحل ساخت بیشتری را معرفی میکنند، از جمله نازک شدن ویفر و پردازش پشتی، که پیچیدگی و هزینه ساخت را افزایش میدهد.
حسگرهای FSI با بهره مندی از فرآیندهای بالغ و بازدهی بالاتر، از نظر اقتصادی برای کاربردهایی که شرایط روشنایی کنترل شده و کوچک سازی شدید مورد نیاز نیست، جذاب باقی می مانند.
بنابراین، تداوم FSI در بخش های خاص بازار نباید به عنوان رکود فناوری تفسیر شود، بلکه باید به عنوانزمینه-بهینه سازی مهندسی مناسب.
5. سیستم{1}}پیامدهای سطح برای ماژول های دوربین
هنگامی که در سطح ماژول دوربین ارزیابی می شود:
- سنسورهای FSIتمایل به عملکرد مناسب در
محیطهای پایدار-بههزینه و روشنایی-، که در آن سادگی سیستم و بلوغ زنجیره تأمین بر نیاز به استحکام نور کم-بیشتر است.
- سنسورهای BSIنشان دادن مزایای واضح در
ماژولهای جمعوجور، اپتیکهای زاویه باز، سناریوهای کم نور-و برنامههایی که به کیفیت تصویر ثابت در شرایط متغیر نیاز دارند.
بنابراین، تمایز برتری مطلق نیست، بلکههمسویی معماری با هدف سیستم.
نتیجه گیری
انتقال از FSI به BSI نشاندهنده تحول گستردهتری در فلسفه سیستم تصویربرداری است-از جبران محدودیتهای فیزیکی از طریق الگوریتمها تا کاهش آن محدودیتها در سطح ساختاری.
برای طراحان ماژول دوربین و یکپارچه سازان سیستم، درک این تفاوت معماری ضروری است. انتخاب حسگر نباید صرفاً با وضوح یا تولید هدایت شود، بلکه باید بر اساس نحوه تعامل معماری روشنایی با اپتیک، مکانیک، منابع ISP و محیط های کاربردی انجام شود.
از این نظر، BSI و FSI برچسب های رقیب نیستند، امادو پاسخ به محدودیت های مختلف تاریخی و مهندسی.
