索半的论文《An 0.08·pJ/step 14-bit gain-adaptive single-slope column ADC with enhanced HDR function for high-quality imagers》(图1、2)看起来平平无奇。仔细阅读会发现,司马昭之心路人皆知。他们已在为下一代的IMX610(图3、4、5)做准备。
这玩意的模拟层设计为ILCE-1所采用的IMX610的模拟层设计,一致的4.16μm RS像素结构,双原生增益。读出框架、逻辑层设计和IMX610极其相似,中部Cu-Cu穿过像素读出,双侧ADC,外延驱动。
高速读取延缓量化ADC的设计从S&H Sigma-Delta ADC变成了S&H Gain-Adaptive Single Slope ADC。
理论上,索尼可以单独将IMX610的数字层更新为论文设计的模式,延续之前的模拟层制造,得到新款的CIS。
然后带来了以下变化:
1. 读出功耗下降。总像素的角度出发,IMX610为1.25nW/pixel,该论文样品为0.8nW/pixel,每读出一个像素的功耗下降36%。
2. 读出速度暴涨。之前IMX610遇到了一个问题,快读缓出、输出帧率44fps,以列为方向,读出速度是1.44Mpx/s/c,输出速率是250Kpx/s/c。
论文里新ADC方式列读取4806个像素,共1584组列ADC工作,输出速率来到1.08Mpx/s/c。哪怕不做快进缓出,输出速度足以作读取速度使用。
此外,该传感器的有效感光面积为6.59mm*19.99mm,高度为IMX610裁切到16:9的高度。水平方向加宽到36mm,下方ADC列组同步增加,不改变读取速度。
如此明显的暗示,屁股一翘就知道拉什么屎。
3. 支持自家现在最流行的Clear HDR输出,采用DCG HDR模式时,输出帧率从224fps下降到107fps,动态范围 91dB,FWC 60000e-,RN 1.6e-rms,比IMX610要好。但稍高的噪声水平,HCG的1.6e- RMS比 IMX610的1.18e-有所衰退。
有意思的是,如果该样品做回到IMX610的像素规模,恰好是全像素HDR 89fps的速度,比IMX610动态范围更高的情况下,输出速率翻倍,已经是非常夸张的水准了。
综上,我以前以为索尼会出低像素的Clear HDR CIS作为电影机传感器。没想到索尼想要硬肝高分辨率、高速度、高动态范围的不可能的三角。而且功耗更低,没有力大砖飞。
全画幅市场的未来变得更加有趣。
