CIS傳感器

我們對技術(shù)的焦點(diǎn)往往是電子的主要驅(qū)動：CMOS邏輯和內(nèi)存。雖然這些可能占了使用Lam研究工具制造的設(shè)備的大部分，但創(chuàng)建對人類有用的系統(tǒng)還需要許多其他專業(yè)技術(shù)。其中許多技術(shù)影響著我們與電子產(chǎn)品的互動。

傳感器——CMOS圖像傳感器(CIS)和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)

用于發(fā)送和接收無線信號的射頻電路

電力電子，由MOSFET、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和使用雙極CMOS - DMOS (BCD)技術(shù)制成

光學(xué)器件——顯示器和光子器件

這些技術(shù)影響著商業(yè)、工業(yè)和汽車市場的廣泛系統(tǒng)。最近的重大興趣是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備和蜂窩技術(shù)(特別是5G)，兩者都廣泛使用專業(yè)技術(shù)。到2023年，這些市場將占全球集成電路需求的30%。(IC Insights, McClean和OSD Reports, 2019)

聚光燈下的照相機(jī)

在傳感器中，CIS傳感器近來變得尤為重要。在消費(fèi)市場中，越來越多的攝像頭正在塞進(jìn)智能手機(jī)里。它們已經(jīng)作為手機(jī)營銷的主要噱頭。2017年，蘋果在iPhone X的信息發(fā)布時間中，約有10%的時間在推廣這款相機(jī);兩年后，它花了49%的時間來宣傳iPhone 11的攝像頭，而不是其他功能。

未來的汽車設(shè)計(jì)中，除了雷達(dá)和/或激光雷達(dá)以外，還將使用不同類型的多攝像頭來幫助先進(jìn)的ADAS和自動駕駛。這些攝像頭將有效地環(huán)繞汽車，消除盲點(diǎn)，并為駕駛員和自動系統(tǒng)提供更好的態(tài)勢感知。

CIS市場有望在未來幾年實(shí)現(xiàn)顯著增長，到2024年的單位復(fù)合年增長率(CAGR)為6.6%。CIS市場中增長最快的細(xì)分市場的增長率將明顯高于此，消費(fèi)者復(fù)合年增長率為24.6%，汽車復(fù)合年增長率為14.1%。

CIS種類包括：記錄可見光的相機(jī)以及在紅外(IR)或近紅外(NIR)環(huán)境下工作的相機(jī)?？梢姽鈹z像機(jī)提供視頻流，用于識別物體和周圍的整體環(huán)境。在紅外領(lǐng)域，在使用結(jié)構(gòu)光進(jìn)行面部識別方面變得越來越有用，它不需要用可見光照亮面部。

打造最好的CIS芯片

早期的CIS芯片從其頂部或前部接收照明。這是讓光子通過薄硅層進(jìn)入傳感設(shè)備的最明顯的方法。但缺點(diǎn)是金屬化和其他芯片特性會掩蓋部分光線——只有穿過這些障礙物的光線才會被捕捉。

較新的CIS裝置在背面發(fā)光，沒有這樣的障礙。當(dāng)然，這意味著晶圓背面必須變薄，以捕獲盡可能多的光子，而不讓它們被較厚的晶圓散射和吸收。由于CIS晶片的背面是發(fā)光的，所以正面可以與其他晶片結(jié)合，而不會影響光的感知。所以通過將圖像傳感器、內(nèi)存和其他邏輯功能組合在一個單獨(dú)的封裝中，才能實(shí)現(xiàn)新的集成。

然而，這樣做需要先進(jìn)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)最有效的光捕捉。兩個典型的例子：深溝隔離(DTI)和硅通孔(TSV)。

DTI允許像素電路彼此更有效地隔離。當(dāng)光子進(jìn)入一個像素時，它們會被散射并四處移動——有可能從它們進(jìn)入的像素漂移到鄰近的像素。當(dāng)需要高分辨率時，這會產(chǎn)生一種模糊效果，因?yàn)橄袼貢嗷B透。DTI有效地在像素之間建立了一堵墻，保持光子的數(shù)量，并產(chǎn)生更清晰的圖像。

晶粒堆疊賴于TSV。一個Die的正面有所有的金屬互連和任何傳統(tǒng)的襯底，所以當(dāng)把兩個Die的正面連接在一起時，這些信號可以結(jié)合在一起。但是Die的背面沒有這些信號。所以，當(dāng)把一個Die的背面堆疊到一個正面或另一個背面時，必須有某種方法把信號從Die的正面?zhèn)鞯紻ie的背面，這樣它們才可以連接起來。TSV是鉆穿硅的深層金屬“管道”，并起到了這個作用。

DTI和TSV是重要的技術(shù)，需要謹(jǐn)慎和精確的流程才能有效。這些技術(shù)是Lam比較擅長實(shí)現(xiàn)的，隨著CIS市場的增長，Lam預(yù)計(jì)對這些技術(shù)的需求將有顯著增長。雖然CIS和其他專業(yè)技術(shù)可能不會像主流技術(shù)那樣得到持續(xù)的關(guān)注，但它們對于我們在未來幾年將看到并與之交互的系統(tǒng)的有效性來說，同樣重要。