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作者： Michael DeLuca，安森美半導(dǎo)體 當(dāng)用一個(gè)新的圖像傳感器進(jìn)行初始設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)鍵一步是了解該新器件的預(yù)期用途– 描述客戶(hù)希望產(chǎn)品如何工作的“用例”。客戶(hù)主要想器件以高幀率工作，還是在低光照條件下工作？或者它們將被優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)低功耗，或低讀出噪聲？有時(shí)，似乎只 要列出客戶(hù)對(duì)所設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品的興趣所在即可。但是產(chǎn)品通常不只用于一方面，當(dāng)新產(chǎn)品的目標(biāo)用例似乎將設(shè)計(jì)推向相反的方向時(shí)，事情可能變得復(fù)雜。 
以新的KAI-09001圖像傳感器為例。該全幀CCD像我們現(xiàn)有的KAF-09000圖像傳感器，提供捕獲數(shù)字X光系統(tǒng)中圖像所需的高性能。這兩款器件都提供900萬(wàn)像素分辨率及大的12微米像素，提供高靈敏度、高動(dòng)態(tài)范圍和低噪聲–這些特性支持捕獲關(guān)鍵細(xì)節(jié)，同時(shí)有助于限制使用的X射線(xiàn)劑量。 但對(duì)于新的KAF-09001，我們還想支持一個(gè)額外的用例–使數(shù)字X光系統(tǒng)結(jié)合一個(gè)高靈敏度的視頻模式，可以在最終的高分辨率捕獲前用于患者定位。這增加設(shè)備的靈敏度甚至進(jìn)一步適應(yīng)（相對(duì)）短的曝光時(shí)間，和提高數(shù)據(jù)的讀出速度，以實(shí)時(shí)提供這方面的信息。 乍一看，這兩個(gè)用例似乎是矛盾的。要讀出噪聲低，您需要低速操作設(shè)備–但您需要支持視頻模式的高速。為了獲得足夠的光敏感性以支持視頻模式，您需要增加像素大小–減少最終圖像捕獲可提供的分辨率，或增加成本。
解決這矛盾需要一點(diǎn)創(chuàng)意工程。為加快速度，我們首先將該器件的輸出數(shù)從一增加至四，從而提高了吞吐量，而不需要改變現(xiàn)有的（經(jīng)證實(shí)的）低噪聲放大器 設(shè)計(jì)。我們還修改了CCD的水平寄存器的電荷容量，以支持最大的水平時(shí)鐘速度的增加。這還令器件能低速運(yùn)行，但當(dāng)器件工作于視頻模式時(shí)提供額外的帶寬。 最后，我們稍稍調(diào)節(jié)了像素?cái)?shù)，將該新器件優(yōu)化用于2 x 2和3 x 3 binning，不僅提高了成像的靈敏度（減少X射線(xiàn)曝光），也減少數(shù)據(jù)發(fā)送量（進(jìn)一步提高幀速率）用于視頻模式。 總之，結(jié)果是，圖像傳感器在讀出選擇方面非常靈活。對(duì)于視頻成像，像素可以binned，傳感器以最快速度運(yùn)行，以每秒10幀產(chǎn)生100萬(wàn)像素的圖 像流。但是，當(dāng)捕獲最終圖像時(shí)，可以關(guān)閉binning，輸出速度降低，從而以低噪聲捕獲全分辨率圖像，保留應(yīng)用所需的重要細(xì)節(jié)。 也就是說(shuō)，一個(gè)圖像傳感器優(yōu)化用于兩種不同的用例–就像醫(yī)生針對(duì)不同病人有不同的醫(yī)囑。 在今天的電子行業(yè)中，OEM力圖讓他們的工程團(tuán)隊(duì)花最少的時(shí)間選擇器件和創(chuàng)建分立設(shè)計(jì)。他們希望這些團(tuán)隊(duì)能夠快速實(shí)施方案，騰出內(nèi)部資源以專(zhuān)注于核心競(jìng)爭(zhēng)力，形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)品差異化。 為了解決這一趨勢(shì)，半導(dǎo)體制造商正在許多方面改進(jìn)他們的產(chǎn)品，包括更全面和更智能的IC的開(kāi)發(fā)。這樣的IC通常能以單個(gè)器件解決以前可能需要許多器 件的復(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。例如，智能功率器件（IPD）集成PFC、三相逆變器輸出、預(yù)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)功能，大大簡(jiǎn)化了電機(jī)控制應(yīng)用的實(shí)施。 然而，這只是起點(diǎn)。半導(dǎo)體制造商需要做的是給他們的客戶(hù)提供-無(wú)論他們?cè)谑澜绲暮翁?生態(tài)系統(tǒng)，包括產(chǎn)品、工具、參考設(shè)計(jì)、工程支持和第三方硬件和軟件的多種組合。這樣，他們?cè)趲椭切┛蛻?hù)減少?gòu)淖畛醺拍畹阶罱K產(chǎn)品的時(shí)間方面可以起到舉足輕重的作用。 |
