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【中国新闻网】“像”由“芯”生:中国打造自主高端图像传感器芯片
2021-01-03
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   中新网长春12月30日电 (记者 孙自法)从小孔成像原理到胶卷冲洗、从CCD(电荷耦合器件)到CMOS(互补金属氧化物半导体),随着科技不断进步,成像技术如今已发展到“像”由“芯”生阶段——CMOS图像传感器芯片凭借低噪声、高灵敏度、高集成度、数字化输出等优势,成为目前可见光成像领域主流的成像器件。

  中国对于CMOS图像传感器芯片需求量居世界第一,但是在工业检测、生命科学、天文、广电等高端装备制造领域使用的图像传感器芯片几乎全部来自进口。

  为打破这一成像技术领域发展受制于人的桎梏,有新中国“光学的摇篮”之誉的中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(中科院长春光机所),于2012年通过从欧洲引进CMOS研发团队成立长春长光辰芯光电技术有限公司(长光辰芯),全力研发一批具有自主知识产权、具备产业化应用条件的高性能CMOS图像传感器器件,以满足高端装备制造领域对CMOS图像传感器重大应用的需求。

  
长光辰芯研发的一款全局快门像素设计、背照式CMOS图像传感器芯片。 孙自法 摄

  实现四大系列CMOS研发及产业化能力 

  8年来,长光辰芯在CMOS图像传感器芯片领域研发进展如何?长光辰芯总经理王欣洋近日接受媒体采访时介绍说,如果将相机、摄像机比作眼睛,那么CMOS图像传感器芯片就是视网膜,对高质高效成像至关重要。

  长光辰芯通过多年研发,现已攻克了低噪声全局快门像素设计、背照式芯片技术等多项核心技术,并实现四大系列CMOS图像传感器的研发及产业化能力:

  高分辨率大靶面(GMAX)系列CMOS图像传感器具有高分辨率、全局快门等特点,可广泛应用于平板显示器检测、半导体检测、工厂自动化检测等高分辨率工业检测领域,全面满足对动态目标高清成像的应用需求。

  高灵敏度低噪声(GSENSE)系列CMOS图像传感器具有高灵敏度、低噪声、高动态范围等特点,其面向高端科学成像应用而开发,主要应用于生命科学、医疗成像、光谱学、荧光成像、天文学、高能物理和软X射线等领域,可全面满足对微光目标有效成像的应用需求。

  高速线阵(GL)系列CMOS图像传感器,具有高速、低噪声、时间延迟积分工作模式等特点,其分辨率从2K到32K不等,能满足各领域对系统成像速度提升的需求,可用于印刷品检测、标签检测、透明材料检测等领域,全面满足对目标高速推扫成像的应用需求。

  高速面阵(GSPRINT)系列CMOS图像传感器,具有高帧频、低噪声以及高动态范围等特点,其面向高速成像应用而研发,可以进一步拓宽高速、高性能成像应用领域。使其成为4K高速摄影、工业AOI、运动捕捉等应用的理想选择。

  王欣洋透露,长光辰芯这四大系列CMOS图像传感器产品现有中外用户超过200家,涵盖生物、天文、工业、医疗、电镜、3D成像等多个领域。

长光辰芯工作人员展示研发的一款1.5亿像素CMOS图像传感器芯片。 孙自法 摄

  带动中国CMOS上下游产业快速发展 

  王欣洋指出,面向高端装备制造领域推进CMOS图像传感器研发及产业化,还可以带动中国CMOS相关上下游产业的快速发展,包括晶圆加工、陶瓷封装壳、玻璃盖片等图像传感器生产产业和光学镜头、后背系统和图像处理等支撑产业协同发展。

  在长光辰芯CMOS图像传感器研发及产业化带动下,中国国内工业相机领军企业已应用长光辰芯成果转化的全局快门CMOS系列芯片,成功开发出一系列工业检测相机产品,并已在工业检测、快递扫描、机器视觉等多个领域实现广泛应用。

  与此同时,中科院长春光机所还联合吉林省、长春市等共同开展CMOS相机产业园建设,通过依托产业园完善的CMOS相机产业生态圈,形成产业集群效应,带动中国CMOS上、下游产业的快速发展。

  打造面向高端装备CMOS“中国名片” 

  王欣洋表示,在持续推进CMOS研发基础上,长光辰芯立足中国面向全球,建立起庞大的市场营销网络:2015年在日本成立全资子公司;2018年在比利时成立控股子公司;2020年在杭州成立全资子公司,作为其新的研发中心,主要从事CMOS图像传感器设计研发及销售。

  展望未来,这位中国CMOS领域青年科技帅才信心满怀,他说,长光辰芯后续将会更深层次开展高性能、高集成度、智能化的CMOS图像传感器的研制,助力中国高端装备制造领域的快速发展。同时,也将进一步开拓海外营销市场,打造面向高端装备的CMOS图像传感器“中国名片”。

长光辰芯研发人员在进行面向高端装备CMOS图像传感器芯片设计。 孙自法 摄

  全面实现弘光专项CMOS项目预期目标 

  作为成长中的科创企业,长光辰芯发展当然离不开中科院及长春光机所的鼎力支持。利用自身在光学领域的雄厚基础和独特优势,中科院长春光机所瞄准国家重大战略需求、聚焦市场技术需求,已打造出“光学+”的成果转化格局,并建立起以光电子技术为核心竞争力,牵引带动核心元器件、新材料与应用、高端装备制造、超高清成像与显示、激光技术与应用、生命与健康等产业发展格局,目前,该所已投资助力长光辰芯等核心科创企业74家,年产值达22亿元人民币。

  依托中科院科技成果转移转化重点专项“弘光专项”,长光辰芯于2019年立项启动“面向高端装备制造的系列化CMOS图像传感器”项目。中科院科技促进发展局表示,“弘光专项”该项目实施1年来已全面实现预期目标。(完)

    (原载于中国新闻网 2020-12-30)

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