CMOS图像传感器集成A/D转换器技术的研究

CMOS图像传感器集成A/D转换器技术的研究:片上集成A/D转换器是CMOS图像传感器的关键部件，文章分析和比较了三类不同集成方式：芯片级，列级和象素级的原理，性能和特点。最后，展望了CMOS图像传感器上集成A/D转换器的未来发展趋势。
关键词： CMOS图像传感器，A/D转换器，传感器，芯片级，列级，象素级

随着半导体制造技术，多媒体技术的迅速发展，图像传感器作为数码相机，摄像头等图像获取设备的核心部件正在成为当前和未来研究的重点。按照类型来分图像传感器主要可以分为CCD型和CMOS型。CCD（Charged Coupled Device）技术由在贝尔实验室在1969年首先提出，至今已有25年的历史。它是利用一个特殊的VLSI工艺，在硅片表面上生成一个紧密压缩的多硅电极网格，通过光电效益收集电荷。在过去的20多年里，CCD 图像传感器以其高灵敏性低噪声和宽的动态范围的优点占领了图像传感器市场。但是随着CCD应用范围的扩大，其缺点逐渐显露出来，首先是CCD光敏单元阵列难与驱动电路及信号处理电路单片集成，不易处理一些模拟和数字功能，这些功能包括模数转换器、精密放大器、存储器、运算单元等元件的功能，其次CCD阵列驱动的脉冲复杂，需要使用相对高的工作电压，不能与深亚微米超大规模集成电路（VLSI）技术兼容，而且CCD功耗大的缺点严重限制了其在便携电子设备上的应用。MOS图像传感器的概念最早出现在20世纪60年代，但当时由于大规模集成电路工艺的限制未能进行研究。随着超大规模集成电路和微细加工技术的发展，最近人们已经成功将图像传感器，模数转换电路，图像处理电路等模块集成在一块CMOS图像传感器芯片上[1][2]，以达到低功耗，高性能，高集成度和高可靠性，并且大大降低系统成本和面积，CMOS图像传感器开始突破原来成像质量差的缺点，逐渐成为图像传感器领域的研究热点。 本文主要针对CMOS图像传感器上集成的模数转换器转换电路的主要类型及其特点和最新进展作一介绍。