Toshiba desarrolla un sensor de imágenes CMOS para pequeñas aplicaciones y de baja energía

Toshiba Corporation (TOKYO: 6502) anunció hoy el desarrollo de un sensor de imágenes CMOS con circuitos de lectura de pixeles de pequeño tamaño y baja potencia. Un sensor de muestra incrustado en los circuitos de lectura muestra el doble de desempeño de uno convencional.⁽¹⁾ Toshiba presentó este desarrollo el 20 de febrero en la ISSCC 2013 en San Francisco, California.

A medida que la demanda de teléfonos móviles aumenta en los mercados emergentes, el sensor de imágenes CMOS debe ser más pequeño, debe consumir menos energía y ofrecer un desempeño de menor ruido. Los circuitos de lectura de pixeles de los sensores de imágenes CMOS son principalmente circuitos correlacionados de doble muestra (correlated double sampling, CDS) de reducción de ruido, junto con un amplificador de ganancia programable (programmable gain amplifier, PGA) y un conversor analógico a digital (analog to digital converter, ADC). La arquitectura de procesamiento serial de señales es la mejor preparada para asegurar sensores de imágenes CMOS convencionales con circuitos de lectura de pixeles de pequeño tamaño y baja potencia, porque el PGA y los ADC pueden ser compartidos por varios circuitos CDS localizados en cada área de columna del sensor. Sin embargo, el tamaño más pequeño y la potencia más baja todavía son un desafío, ya que los circuitos de reducción de ruido ocupan una gran parte de los circuitos de lectura, y el PGA y los ADC tienen alto consumo de energía.

Toshiba ha desarrollado tres tecnologías clave para superar estos desafíos:
1) Circuitos de columna CDS principalmente fabricados con condensadores PMOS eficientes. El área de los circuitos CDS se reduce aproximadamente a la mitad de los circuitos convencionales.
2) En los circuitos de lectura, una función de cambio de nivel se obtiene simultáneamente a través de un acoplamiento capacitivo a través de los condensadores PMOS, permitiendo el ajuste del rango dinámico de la señal entre los circuitos de columna CDS, el PGA y los ADC. Esto logra la implementación de baja energía y bajo voltaje para el PGA y los ADC, reduciendo en más del 40 % su consumo de energía.
3) Implementación de un procedimiento de interruptor de baja energía en el ADC destinado al procesamiento de las señales de pixel de los sensores de imágenes CMOS. Esto reduce el consumo del interruptor de energía del ADC en un 80 %.
Toshiba integró las tres tecnologías en un sensor de muestra y confirmó que los mismos duplican el desempeño general del núcleo del sensor. Actualmente, la compañía planea aplicar los sensores de imágenes CMOS con los circuitos de lectura a teléfonos móviles y cámaras médicas de bajo costo durante el año fiscal 2013.

(1) Comparado utilizando la Cifra de mérito (Figure of Merit, FOM) = energía x ruido / (tasa de pixeles x cuadro)

Acerca de Toshiba

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