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CMOS成像芯片廣泛應用于手機、相機、安保、工業(yè)、醫(yī)療、科學等眾多應用領域。該領域的絕大部分市場和技術被國外廠商壟斷。成像芯片大量依賴進口存在重大技術風險和政治風險。該項目通過產(chǎn)學研合作，從器件、電路及工藝等多層次突破了高性能CMOS成像芯片的關鍵技術，形成了一批國際、國內發(fā)明專利以及集成電路布圖設計等知識產(chǎn)權，開發(fā)了國際首款128級TDI型CMOS圖像傳感器芯片，打破了國外在高端成像技術上的壟斷。本項目技術成果達到國際領先水平，且相關成像技術已在產(chǎn)業(yè)界得到應用。

成果與項目的背景及主要用途： 人類通過視覺系統(tǒng)獲取的信息占獲取信息總量的 80%以上，如果說計算機相 當于人類的大腦，那么圖像傳感器則相當于人類的眼睛。圖像傳感器作為圖像信 息獲取最重要和最基本的技術在信息世界中將占據(jù)著極其重要的地位。半導體圖 像傳感器相比傳統(tǒng)的膠片成像具有可實時處理和顯示、數(shù)字輸出、便于儲存和管 理等諸多優(yōu)勢，正在迅速成為圖像傳感器發(fā)展的主導力量。CMOS 圖像傳感器相 對于 CCD 圖像傳感器具有單片集成、低功耗、低成本、體積小、圖像信息可隨 機讀取等一系列優(yōu)點。在手機拍照、PC 攝像、機器視覺、視頻監(jiān)控等諸多領域 已經(jīng)取代了 CCD 圖像傳感器。 技術原理與工藝流程簡介： （1）時間延遲積分型 CMOS 圖像傳感器芯片 通過 0.18μm 1P4M CMOS 工藝完成了對最高 128 級線陣長度為 1024 像素的 TDI 型 CMOS 圖像傳感器芯片的設計、投片和測試工作。 （2）具有緊湊讀出的多次積分動態(tài)范圍擴展 CMOS 圖像傳感器 提出了一種通過多次積分擴展動態(tài)范圍的方法，采用緊湊讀出方式，以降低 對對讀出電路的工作速度要求。成功流片 128×128 陣列原型，動態(tài)范圍可以擴展 39dB,像素讀出時間相對于滾筒是曝光增加了 3 倍。 應用前景分析及效益預測： ?該領域開始向著高清專業(yè)攝像、高精度工業(yè)和醫(yī)療成像、抗輻射太空成像等 專業(yè)高端領域邁進。CCD 傳感器的衰退之勢難以挽回，CMOS 將在未來幾年保 持優(yōu)勢地位。2015 年，CMOS 出貨量將達到 36 億個，份額達 97%；而 CCD 出 貨量將下降到只有 9520 萬個，占 3%份額。 應用領域： CMOS 圖像傳感器廣泛應用于消費類、工業(yè)和科技等各個領域。民用領域： 拍照手機、數(shù)碼相機、可視門鏡、攝像機、汽車防盜等；工業(yè)領域：生產(chǎn)監(jiān)控、 安全監(jiān)控等。 技術轉化條件： 四十平方米以上的辦公用房，電腦、工作站若干，相應軟件。也可以和 RFID 天線制造單位，卡片封裝單位共同合作。 合作方式及條件：根據(jù)具體情況面議

由西安交大開元集團自主開發(fā)的CMOS可視芯片是目前國際先進、國內領先的視覺芯片，具有集成度高、功能全、體積小、功耗低的特點。以CMOS可視芯片為核心部件的彩色電腦眼是新一代計算機圖像輸入器件，具有數(shù)碼相機、電子相冊、三維傳真、動態(tài)錄像EMAIL、網(wǎng)絡可視電話、視頻會議和智能遙控報警等多種功能。該項目已被列入國家高新年技術產(chǎn)業(yè)化示范工程。

利用超表面與圖像傳感器集成的新方案實現(xiàn)快照式光譜成像芯片，結合計算光譜分析原理及重建算法，研制出了可見光波段、高精度的光譜成像芯片。

由東南大學信息科學與工程學院尤肖虎教授、趙滌燹教授牽頭，聯(lián)合成都天銳星通科技有限公司、網(wǎng)絡通信與安全紫金山實驗室等單位完成的“Ka頻段CMOS相控陣芯片與大規(guī)模集成陣列天線技術”項目成果通過了中國電子學會組織的現(xiàn)場鑒定。 由中國工程院鄔賀銓院士、陳左寧院士、李國杰院士、呂躍廣院士、丁文華院士以及來自中國移動、信通院、華為、中興、大唐電信和國內5所高校的共15位專家組成的鑒定委員會對該項成果進行了現(xiàn)場鑒定并給予了高度評價，一致認為：該項目解決了硅基CMOS毫米波Ka頻段相控陣芯片和天線走向大規(guī)模推廣應用的核心技術瓶頸問題，成功研制了Ka頻段CMOS相控陣芯片，并探索出了一套有效的毫米波大規(guī)模集成陣列天線低成本解決方案，多項關鍵技術屬首創(chuàng)；在硅基CMOS毫米波技術路線取得重大突破，在大規(guī)模相控陣天線集成度方面國際領先；成果在5G/6G毫米波和寬帶衛(wèi)星通信等領域具有廣闊的應用前景，在該領域“卡脖子”技術上取得關鍵突破，已在相關應用部門得以成功推廣應用。 目前，用于射頻芯片的40nm和28nm CMOS工藝特征頻率已經(jīng)超過250GHz，在理論上完全可以滿足毫米波應用需求。毫米波硅基CMOS集成電路技術的突破，將帶來無線通信行業(yè)的一次變革，解決相控陣系統(tǒng)“不是不想用，只是用不起”的問題，把毫米波芯片及大規(guī)模相控陣變成來一種極低成本的易耗品。相比鍺硅工藝和化合物半導體工藝，CMOS工藝在成本、集成度和成品率上具有巨大優(yōu)勢，但其輸出功率相對較低，器件本身寄生效應較大。項目組經(jīng)過長達6年的技術探索與創(chuàng)新，克服了毫米波CMOS芯片技術的固有瓶頸問題，所研制的芯片噪聲系數(shù)為3dB，發(fā)射通道效率達到15%，無需校準便可實現(xiàn)精確幅相調控；基于大規(guī)模相控陣的波束成形能力，克服了毫米波CMOS芯片輸出功率受限的問題。

本發(fā)明公開了一種廣譜成像探測芯片。包括熱輻射結構和光敏陣列。廣譜入射光波進入熱輻射結構后，在納尖表面激勵產(chǎn)生等離激元，驅動圖形化金屬膜中的自由電子向納尖產(chǎn)生振蕩性集聚，納尖收集的自由電子與等離激元驅控下涌入的自由電子相疊合，產(chǎn)生壓縮性脈動，使電子急劇升溫并向周圍空域發(fā)射主要成分為可見光的熱電磁輻射，光敏陣列將熱電磁輻射轉換為電信號，經(jīng)預處理后得到電子圖像數(shù)據(jù)并輸出。本發(fā)明能將廣譜入射光波基于壓縮在納空間中的高溫

受到技術出口限制等原因，目前，我國的紅外探測技術無論是在技術水平、產(chǎn)品性能、靈敏度、應用范圍等方面還具有很大的局限。本項目采用新穎量子點納米材料，制備新型結構高靈敏度光電探測器，以窄帶隙IV-VI族半導體納米材料為光敏感層，研發(fā)紅外上轉換光子探測器，實現(xiàn)對微弱入射光（特別是紅外光）進行探測及成像的芯片設計，并用于其他安監(jiān)和夜視應用研究。實現(xiàn)從紫外到中波紅外（20µm）的一體化、超寬譜段的微弱光探測與成像。完成超寬光譜微弱光探測及成像芯片制備，實現(xiàn)紅外領域高精尖技術的自主可控及大面積的推廣應用，真正實現(xiàn)紅外“中國芯”，意義重大、市場廣泛。

本發(fā)明公開了一種紅外大景深面陣成像探測芯片，包括面陣紅外折射微透鏡、面陣非制冷紅外探測器和驅控預處理模塊。面陣非制冷紅外探測器位于面陣紅外折射微透鏡的焦面處，包括多個陣列分布的子面陣非制冷紅外探測器。每個子面陣非制冷紅外探測器包括數(shù)量和排布方式相同的多個陣列分布的光敏元，面陣紅外折射微透鏡包括多個陣列分布的單元紅外折射微透鏡，每單元紅外折射微透鏡與一個子面陣非制冷紅外探測器對應。本發(fā)明的紅外大景深面陣成像探測芯

已有樣品/n主要技術指標：圖像分辨率 800×600；量化位寬 12bit；圖像幀率 1000fps；動 態(tài)范圍 70dB；工作溫度范圍在-25℃至 85℃；芯片功耗 0.67W；同時定制的圖像傳 感器工藝和設計流程，具有更佳的高速圖像獲取能力。 高速圖像傳感器可應用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、智能交通、虛擬現(xiàn)實、科學研 究、國防軍事及其他民用領域。具體來說，高速圖像傳感器可應用于汽車碰撞試驗、 火箭發(fā)射、彈道測試、體育賽事、目標追蹤、微表情研究和高速車牌識別等領域。

TDA（芯片熱設計自動化）軟件是清華航院曹炳陽教授團隊全自主研發(fā)的國際首個芯片跨尺度熱仿真與設計系統(tǒng)。TDA軟件可實現(xiàn)芯片從納米至宏觀尺寸的熱設計與仿真，支持芯片微納結構內部熱輸運過程的模擬研究，直接提高芯片熱仿真精度與結溫預測準確度，進而提高芯片性能、壽命和可靠性。