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作者： Michael DeLuca，安森美半導體 當用一個新的圖像傳感器進行初始設計時，關鍵一步是了解該新器件的預期用途– 描述客戶希望產(chǎn)品如何工作的“用例”。客戶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)化以實現(xiàn)低功耗，或低讀出噪聲？有時，似乎只 要列出客戶對所設計的新產(chǎn)品的興趣所在即可。但是產(chǎn)品通常不只用于一方面，當新產(chǎn)品的目標用例似乎將設計推向相反的方向時，事情可能變得復雜。 
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900萬像素分辨率及大的12微米像素，提供高靈敏度、高動態(tài)范圍和低噪聲–這些特性支持捕獲關鍵細節(jié)，同時有助于限制使用的X射線劑量。 但對于新的KAF-09001，我們還想支持一個額外的用例–使數(shù)字X光系統(tǒng)結合一個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。這增加設備的靈敏度甚至進一步適應（相對）短的曝光時間，和提高數(shù)據(jù)的讀出速度，以實時提供這方面的信息。 乍一看，這兩個用例似乎是矛盾的。要讀出噪聲低，您需要低速操作設備–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)證實的）低噪聲放大器 設計。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鐘速度的增加。這還令器件能低速運行，但當器件工作于視頻模式時提供額外的帶寬。 最后，我們稍稍調節(jié)了像素數(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射線曝光），也減少數(shù)據(jù)發(fā)送量（進一步提高幀速率）用于視頻模式。 總之，結果是，圖像傳感器在讀出選擇方面非常靈活。對于視頻成像，像素可以binned，傳感器以最快速度運行，以每秒10幀產(chǎn)生100萬像素的圖 像流。但是，當捕獲最終圖像時，可以關閉binning，輸出速度降低，從而以低噪聲捕獲全分辨率圖像，保留應用所需的重要細節(jié)。 也就是說，一個圖像傳感器優(yōu)化用于兩種不同的用例–就像醫(yī)生針對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隊花最少的時間選擇器件和創(chuàng)建分立設計。他們希望這些團隊能夠快速實施方案，騰出內部資源以專注于核心競爭力，形成競爭優(yōu)勢和產(chǎn)品差異化。 為了解決這一趨勢，半導體制造商正在許多方面改進他們的產(chǎn)品，包括更全面和更智能的IC的開發(fā)。這樣的IC通常能以單個器件解決以前可能需要許多器 件的復雜的設計挑戰(zhàn)。例如，智能功率器件（IPD）集成PFC、三相逆變器輸出、預驅動和保護功能，大大簡化了電機控制應用的實施。 然而，這只是起點。半導體制造商需要做的是給他們的客戶提供-無論他們在世界的何處-生態(tài)系統(tǒng)，包括產(chǎn)品、工具、參考設計、工程支持和第三方硬件和軟件的多種組合。這樣，他們在幫助那些客戶減少從最初概念到最終產(chǎn)品的時間方面可以起到舉足輕重的作用。 |
