杨安贵怔住,“还真要冲百万像素以上,甚至两百万?”
“没错。”
易飞点头确认,“这个项目由研发设计中心联合人工智能实验室联手攻坚。我原本打算后续单独和你、王森细化方案,既然今天刚好谈及此事,我就先把整套核心技术框架敲定,回头你们二人确定团队人选,我再给你们做全详细培训。”
话音落下,易飞拿起钢笔,在稿纸上俯身书写。
笔尖沙沙作响,一行行规整的技术架构、一层层精密的器件结构、一套套完整的工艺方案,自上而下铺满纸面。
在场所有人屏息凝神,目光死死锁定稿纸,不敢错过任何一个细节。
纸上书写的每一项技术、每一处改良,都是未来六到八年,全球CCD行业耗费无数人力、物力、财力,反复试错、迭代打磨才最终成熟普及的核心技术。
而此刻,易飞要将这些未来成熟技术,全部提前实现,依托0.5微米改良制程,打造出碾压时代的顶级SuperCCD。
且1991年后诞生的技术专利,全部由他抢先布局,提前注册,彻底扭转专利攻防格局,不存在任何侵权风险,反而是未来所有其它厂商,都要规避飞思的专利壁垒。
易飞一边书写,一边逐条讲解,拆解整套超前时代的最终技术架构。
第一项,像素隔离体系重构,彻底淘汰时代落后工艺。
当前全球所有商用CCD,无一例外全部采用LOCOS局部氧化隔离工艺,这是整个行业的固有局限。
LOCOS工艺先天存在致命的鸟嘴效应,隔离区域会横向侵占像素有效感光面积,导致像素利用率低下、隔离边界模糊模糊,相邻像素之间极易出现光学串扰和电学漏电,像素密度越高,弊端越致命。
易飞直接跳过这套即将被淘汰的老旧工艺,前置采用九十年代中后期才会成为行业主流的CCD专用STI浅沟槽隔离完整方案。
早在交换CCD时,易飞就已经针对性完成了相关技术的专利布局,提前锁定先机,不存在任何侵权隐患。
依托飞思自研改良的0.5微米制程,团队定制开发专属CCD工艺参数,打造陡峭垂直沟槽隔离结构,彻底消除横向扩散和鸟嘴面积损耗。
同时在沟槽侧壁增加P型阻挡离子注入,搭配沟槽低温钝化氧化层,三重防护彻底根除像素间横向漏电、光学串扰、电学串扰三大行业顽疾。
仅此一项工艺革新,就让像素有效利用面积提升40%以上,为超高像素密度落地筑牢了硬件基础,性能直接碾压当前所有商用CCD。
第二项,光电核心单元迭代,升级差异化HAD埋层光电二极管。
当下全球商用CCD普遍采用平面PN结光电二极管,这一结构的缺陷极为突出。
硅片表面界面态繁杂,暗电流噪声极大,一旦缩小像素尺寸、提升像素密度,暗电流会指数级飙升,直接导致小像素成像画质崩盘,弱光拍摄、长时间曝光更是惨不忍睹,是困扰全球厂商多年的行业通病。
易飞直接前置未来成熟的梯度掺杂埋空穴蓄积HAD光电二极管技术,重构光电转换核心单元。
器件结构采用纵向梯度N型感光层搭配表层梯度P型空穴蓄积层,搭配深耗尽层架构,能够完美钝化硅与氧化层的界面缺陷,从根源上将暗电流压低一个数量级,彻底解决高密度小像素的噪声崩盘难题。
为规避1992年之前的零散实验室专利,规避等同侵权风险,将东苏物理专家团队独立拟合全新的掺杂参数、PN结深度模型、势阱分布结构,在保留核心成熟技术路线的基础上,做出完整的结构差异化设计。
最终成型的光电单元,在感光度、弱光成像性能、长时间曝光稳定性上,实现了对当前市面所有CCD的代差式碾压。
第三项,电荷转移系统全面升级,杜绝高像素拖影与信号衰减。
原装30万像素CCD采用两层多晶硅栅搭配单一均匀埋沟转移通道,这套老旧架构在低像素下尚能勉强使用,但一旦缩小像素、提升阵列密度,电荷转移通道宽度骤减,转移效率会大幅暴跌,成像拖影严重,长距离信号衰减极其明显,完全无法适配高像素成像需求。
易飞直接替换为未来最优架构:三段式梯度埋沟搭配三层重叠多晶硅栅。
以三层重叠多晶硅栅替代老旧两层栅结构,最大限度缩小栅极间隙,强化势阱控制能力,精准管控电荷转移轨迹。
搭配三段式梯度离子注入工艺,在垂直转移通道内部打造连续平滑的势阱分布,彻底消除电荷俘获中心,避免电荷滞留、损耗。
这套架构是2000年之前CCD电荷转移系统的最终最优解,没有之一。
能够保证超长像素阵列工作时,单次电荷转移效率稳定维持在99.999%以上,彻底攻克高像素CCD最致命的拖影、信号衰减两大难题。
第四项,光学系统迭代升级,抹平小像素感光短板。
当前的CCD光学设计极为粗糙,高端机型顶多搭载单层简易微透镜,大量低端机型甚至完全没有微透镜结构。
斜入射光线利用率极低,芯片边缘成像畸变严重、画质崩坏,光学串扰问题突出,像素缩小后,受金属布线、栅极遮挡影响,有效受光面积大幅缩水,成像灵敏度断崖式下跌。
易飞直接前置九十年代末期成熟的双层复合微透镜+嵌入式平面化光路技术。
采用底层全域平坦化膜加上层热回流球面微透镜的双层复合膜系架构,同时针对性设计八边形像素光路匹配方案,精准适配高密度小像素单元。
这套设计能够大幅提升大角度入射光的收集效率,修正整片感光区域的边缘像场畸变,从光路层面压低光学串扰,彻底抹平小像素填充率不足的先天劣势。
与此同时,舍弃行业传统的封装后贴式滤光片工艺,采用晶圆级嵌入式滤光层集成工艺,在前道制程中直接完成滤光层集成,工序更精简、光路更稳定、一致性更高,再度拉开与市面产品的工艺代差。
第五项,动态范围补强,优化高光成像容错性。
高密度小像素单元天生存在短板,满阱电荷容量低,动态范围受限,强光场景下极易出现电荷溢出,导致画面光晕、色彩失真、细节丢失,极大限制了高像素CCD的商用场景。
对此,易飞直接前置成熟的垂直溢流抗晕结构,搭配局部阱掺杂优化工艺。
摒弃当前行业普遍使用的老旧平面电荷泄放结构,改用高效垂直溢流泄放架构,强光场景下过剩的光生电荷可以快速导入衬底,杜绝电荷横向扩散污染相邻像素,大幅提升芯片动态范围与高光成像容错性,让高密度高像素CCD的商用实用性彻底落地,能够适配工业检测、户外摄像、专业扫描、民用拍摄等全场景需求。
第六项,外围电路架构革新,解决高像素速度与功耗瓶颈。
高像素阵列最直观的问题就是数据量暴增,传统单通道串行读出架构速度极慢,帧率极低、延迟极高,完全无法适配高分辨率成像的实时输出需求,同时伴随严重的读出噪声,严重影响成像画质。
易飞直接采用未来标准化的多通道并行读出架构+低噪声可编程增益放大器。
依托0.5微米成熟CMOS工艺,打磨片上专用低噪声电荷放大电路,搭配可编程增益调节模块,能够根据场景自适应调节信号增益,精准平衡分辨率、成像帧率与噪声指标。
在不提升制程难度、不增加硬件成本压力的前提下,彻底解决高像素CCD帧率过低、读出噪声偏高、延迟过大的商用短板。
易飞放下笔,“这就是依托我们0.5微米改良制程,搭配这套全领域最优技术组合,彻底释放产线与技术潜力,我们的初代SuperCCD,最终定型,有效像素突破200万。”