شکل ۱: ساختار سنسور متعارف و Exmor

با ارزیابی داده های پیکسل در اوایل فرآیند انتقال، همانطور که در شکل ۱ دیده می شد، سنسور اکسمور می تواند میزان نویز اضافی را که به عنوان داده های تصویری که در اطراف سنسور حرکت میکنند و باعث ایجاد نیز در تصویر می شود، را حذف کنند.

برای بهبود و کاهش نویز در سنسور اکسمور ، با استفاده از نمونه برداری دوگانه (CDS) که تشکیل شده از دو ADC (تبدیل آنالوگ به دیجیتال) اقدام به حذف نویز نموده که این امر باعث افزایش دقت در تصوی شده است.

Exmor – نسل دوم و سوم

در نسل دوم و سوم از تکنولوژی Exmor، سونی تمرکز خود را بر روی کاهش عمق مدارها و ترانزیستورها که بر روی سطح بستر سنسور گذاشته است.

سونی اعلام کرده که اولین گام بزرگ این بود که سیم کشی فلزی آلومینیوم را تغییر دهیم تا از سیم کشی نازکتر استفاده شود. این کاهش عمق از سیم های آلمنیومی تا ۴۰ درصد نسبت به حالت قبل بوده است.

گام بعدی بزرگ ضخامت سیم کشی مس و ترانزیستور را کاهش داده و حتی باعث کاهش ۲۲٪ دیگر در عمق می شود که در شکل ۲ دیده می شود.

شکل ۲: تکامل معماری پیکسل Exmor

این کاهش در سیم کشی فلزی و ساختار ترانزیستور باعث افزایش و بهبود حساسیت نور سنسورها در تصویر نسبت به نسل های پیشین می باشد.

در گذشته، فوتون هایی که در طول موج های کوتاه تر در طیف آبی و سبز بر زوایای سنسور تابیده می شدند در سیم کشی فلزی یا در ناحیه ترانزیستور جدا می شوند و بنابراین در بستر سیلیکون شناسایی و اندازه گیری نمی شدند.

کاهش این عمق فلز و وایرینگ و همچنین کاهش سطح ترانزیستور ها در سنسور نسل چهارم اکسمور باعث رفع این عیب در سنسور های قبی می شود و همچنین فتون ها را به سنسور می رساند.

به ویژه در طیف های آبی و سبز که به آنها امکان می دهد با انتخاب وسیع تر اپتیکی کار کنند.

 Exmor – نسل چهارم

سنسورهای CMOS در مقایسه با سنسور های CCD بسیار کارآمدتر هستند، آنها به دلیل حفره های کوچک پیکسل و طراحی حسگرهای پر از نویز محدود هستند.

در نسل اول تکنولوژی Exmor به علت کوچکی حفره های پیکسل به موضوع نویز پیکسل بر سنسور رسیده بود، طبیعی بود که نسل چهارم فناوری Exmor اقدام به رفع این مشکل و معرفی حفره های پیکسل عمیق تر برای کمک به ضبط طول موج های طولانی تر، و کاهش نویز در هر حفره پیکسل شود.

سنسورهای این نسل قادر هستند طول موج هایی از ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ نانومتر را دریافت و ثبت نمایند.

Exmor R – نسل ۵ (Changer بازی)

پس از معرفی تکنولوژی Exmor سونی بازم هم راضی نشد و سعی خود را بر این گذاشت که ترانزیستور ها و وایرینگ را به زیر سطح لایه ی سیلکونی سنسور ببرد.

این امر باعث کاهش بسیار شدید نویز تصویر در اثر گیر افتادن فتون های نور در لایه های زیر سیلوکنی شد

شکل ۳: Exmor R vs. RS Pixel Architecture

این طراحی جدید به طرز چشمگیری حساسیت این سنسورها را بهبود می بخشد.

دو دلیل اصلی که این تغییر در طراحی عملکرد سنسورها را بهبود می بخشد، به شرح زیر است:

اگر نور بتوانند به خوبی به پیکسل برسند و الکترون ایجاد کنند، طول موج کوتاه تر از دست می رود. و همچنین با کاهش شدید حساسیت قطعات به غیر فتون ها، پیکسل ها می توانند تمام نور تابیده شده به خوبی دریافت کنند که این امر باعث افزایش حساسیت و دقت سنسور در شرایط نور کم بسیار کمک می کند، این امر در شکل ۴ نشان داده شده است.

در مدل های قبلی احتمال تابش نور با رنگ دیگر به آن منطقه وجود داشت در نتیجه ارتباط بین سنسنور ها باعث کاهش کیفیت تصویر و طبیعی نبودن رنگ در بعضی مواقع می شد. اما تغیررات ایجاد شده در ساختار سنسور های جدید باعث شد وابستگی بین سنسور ها از بین برود و رنگ بدون نیاز به پردازش گسترده تشخیص داده شود و تصویر حقیقی تر نشان داده شود. به عنوان مثال وقتی نور قرمز به سمت پیکسل سبز یا آبی نزدیک می شود، امکان اشتباه گرفتن رنگ به حداقل می رسد.

شکل ۴: ساختار پیکسل FIS در مقابل BIS

Exmor RS – نسل ششم

همانطور که قبلا گفتیم وقتی سونی اولین سنسور خود را با فناوری Exmor R ساخت، خصیصه آن را در عمق پیکسل در نسل سوم اعلام کرد. اگر چه این سنسور ها بهبود قابل توجهی در حساسیت و پاسخگویی در طیف های قابل مشاهده از خود نشان دادند، ام در طیف NIR سنسورهای نسل چهارم Exmor عملکردی نداشتند.

تکنولوژی Exmor RS این محدودیت را با افزایش عمق در تمام پیکسل ها خود حذف نمود در عین حال تمام ویژگی های مهم تکنولوژی Exmor R را داراست.

https://www.aparat.com/embed/GsQMd

همانطور که در شکل ۴ مشاهده نمودید تغییر دیگری که در این نسل اکسمور آر انجام شده بود این بود که ساختار مدار پشتیبان برای هر پیکسل در زیر بستر سیلیکون قرار گرفته بود.

این امر باعث می شود که فاکتور پرشدن پیکسل بسیار بالاتر باشد، حدود  ۸۰ تا ۱۰۰٪، حساسیت بیشتر را با یک پیکسل کوچکتر داشته باشد.

این فن آوری سنسور از یک معماری پیکسل انباشته شده استفاده می کند، که در شکل ۵ نشان داده شده است.

به این ترتیب سنسورهایی با رزولوشن بیشتر در بستر کوچکتر ساخته می شود. این امر به کوچکتر شدن اپتیکهای و همچنین پیچیده تر شدن آنها و ساخت ارزانتر دستگاه ها می شود

برای مثال در دوربین های مدار بسته و یا تلفن های همراه جدید این تکنولوژی می تواند به ارزان تر شدن و کاهش قیمت نهایی آن کمک کند.

شکل ۵: فاکتور پرشدن جدید Exmor RS در مقایسه با نسل های قبلی