På ECTC 2024 konferencen fremviser forskere hos franske CEA-Leti i tre indlæg en række succeser, som baner vejen for en ny generation af CMOS billedsensorer, der med indlejret kunstig intelligens kan udnytte alle billeddata i en optagelse samt forstå og gribe ind i optagesituationen. Denne udvikling skyldes et gennembrud inden for integrationen af tre chiplag ved at kombinere hybrid bonding og through-silicon via med høj densitet.
“Stakning af flere chips i en 3D arkitektur, såsom trelags billedsensorer, har ført til et paradigmeskift inden for sensordesign”, sagde Renan Bouis, ledende forfatter af indlægget “Backside Thinning Process Development for High-Density TSV in a 3-Layer Integration”.
I projektet har man udviklet et trelags testsystem, som omfatter to embeddede Cu-Cu hybrid-bondede interfaces (face-to-face og fase-to-back) samt en wafer med HD TSV’er.
“Ved at kombinere hybrid bonding med HD TSV’er i CMOS billedsensorer kan man integrere forskellige komponenter, så som billedsensor array, signalbehandling og hukommelse med hidtil uset præcision og kompakthed”, sagde Stéphane Nicolas, ledende forfatter af indlægget “3-Layer Fine Pitch Cu-Cu Hybrid Bonding Demonstrator With High Density TSV For Advanced CMOS Image Sensor Applications”.
Tidligere har Leti anvendt HD TSV’er med højde på 10 µm og diameter på 1 µm, men i det nye projekt nedsættes højden til 6 µm, hvilket reducerer den elektriske modstand på 40 procent.
“Takket være en optimeret fortyndingsproces kan vi nu reducere substratets tykkelse med god ensartethed”, sagde Stéphan Borel, ledende forfatter af indlægget “Low Resistance and High Isolation HD TSV for 3-Layer CMOS Image Sensors”.
Behovet for smarte sensorer med højtydende billedegenskaber vokser stærkt i smartphones, digitale kameraer, automobiler og medicinske enheder etc. Bedre billedkvalitet og funktionalitet kan opnås med embedded AI, men giver producenterne en udfordring i at forbedre sensorerne uden at øge deres fysiske størrelse. Resultaterne fra Leti baner vejen for at gøre dette muligt.
“CEA-Leti er nu klart førende på verdensplan inden for dette nye område dedikeret til at forberede den næste generation af smarte billedsensorer. Disse nye 3D smarte flerlagssensorer med edge AI implementeret i selve sensoren vil være et gennembrud på billedområdet, fordi edge AI vil øge sensorydelsen og muliggøre mange nye applikationer” forklarede Eric Ollier, projektleder hos CEA-Leti og direktør for IRT Nanoelec’s smarte billedsensorprogram.
Jørgen Sarlvit Larsen
