上一篇我们介绍了阻碍cmos传感器一大主要因素——像素间距，其实它只是影响图像好坏的众多因素之一，还有更多的技术难题摆在我们面前。
叠加和互联
除了像素缩放，cmos图像传感器正在进行其他创新，如芯片堆叠。供应商也在使用不同的互连技术，如tsv（硅通孔技术）封装技术、混合键合和pixel－to－pixel。
多年来，包括像素阵列和逻辑电路在内的图像传感器都在同一个芯片上。最大的变化发生在2012年，当时索尼推出了一款两模堆叠的图像传感器。芯片堆叠可以使供应商将传感器和处理功能拆分到不同的芯片上。这允许更多的功能在传感器，同时也减少了模具尺寸。
为此，索尼开发了一种基于90nm工艺的像素阵列芯片。该芯片被堆叠在一个单独的65nm图像信号处理器（isp）芯片上，它提供处理功能。然后将两个模具连接起来。
最终，其他厂商也转向了类似的堆叠方法。一般来说，顶部像素阵列模具是基于成熟节点的。底部isp模具的工艺范围为65nm、40nm和28nm。14nm finfet技术正在研发中。
与此同时，在2018年，三星和索尼开发了三层设备。在索尼cmos图像传感器系列的一个版本中，一个dram单元被夹在图像传感器和逻辑芯片之间。嵌入式dram支持更快的数据读取。
除了芯片堆叠，供应商也在开发不同的互连方案，将一个模具连接到另一个。最初，omnivision、三星和索尼使用的是tsv，这是一种微小的、类似于通道的电气互连。
2016年，索尼转向了一种名为铜混合键合（copper hybrid bonding）的互联技术。三星仍然在tsv领域精进，而omnivision同时在做tsv和混合绑定。
在混合键合中，模具采用铜－铜互连。为此，逻辑晶片和像素阵列晶片在一个晶圆厂加工。两个晶圆片通过介电间的键合连接，然后是金属间连接。
tsv和混合键合都能实现良好的间距。lam的haynes介绍：“关于cmos图像传感器像素和逻辑晶片的堆叠，tsv集成和混合键合可能会继续与堆叠的bsi共存，但随着多堆叠bsi传感器变得越来越普遍，tsv集成将变得越来越重要。”
还有其他可能的趋势。kla高级营销总监steve hiebert表示：“在未来，我们希望看到两个与cmos图像传感器芯片堆叠相关的趋势。第一个是进一步缩小间距，以实现更高的芯片间互连密度。第二种是增加三种或更多设备的部署。”
下一件大事是像素间的互联。xperi正在开发一种名为“3d混合bsi”的技术，用于像素级集成。索尼和omnivision已经展示了这项技术。
xperi产品营销高级总监abul nuruzzaman：“它会使更多的互联成为可能，它允许传感器的每个像素与相关的a／d转换器之间的像素级互连，而且对所有像素进行并行a／d转换。该连接提供了堆叠像素和逻辑层之间的高密度电互连，允许实现与有效百万像素数量一样多的a／d转换器。混合键合也可用于将内存与专用内存叠加到每个像素上。”
这种结构支持大规模的并行信号传输，使得高速读取和写入图像传感器的所有像素数据成为可能。nuruzzaman：“它使全局快门具有缩放像素功能，可以为自动驾驶汽车、医学成像和高端摄影等各种关键时间应用提供实时、高分辨率成像。”
结论
显然，cmos图像传感器是个动态的市场。但在covid19爆发的情况下，2020年对供应商来说将是艰难的一年。
尽管如此，市场上仍有一波创新浪潮。ic insights的lineback表示：“嵌入式cmos图像传感器和摄像头正在越来越多的应用于安全、基于视觉的用户界面和识别、物联网、自动驾驶汽车和无人机等系统中。”
延伸阅读——像素真的越高越好吗？底大一级压死人
在市场竞争如火如荼同时，智能手机厂商的“像素大战”不断升级。2019年初，华为、小米抢发4800 万像素摄像头手机；年中，vivo、oppo、三星、红米等争先恐后发布6400 万像素手机；如今，继联想之后，小米在三星的加持下，一亿像素手机也实现了量产上市。
目前，手机厂商正利用ai算法将夜拍、防抖、虚化、变焦等一些在相机上的功能逐一攻克并应用在智能手机上，潜望式、tof、超广角、长焦镜头也随之在手机上出现。由此，围绕手机和相机拍照孰优孰劣的争逐渐成为焦点。那么，手机拍照真的能取代相机乃至单反吗？

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