CMOS传感器的“接班人”具有可靠光子数解析和高动态范围能力

卓越的低光和高动态范围（HDR）成像性能以及超高像素分辨率在成像领域广受追捧。量子图像传感器（QIS）概念于2005年提出，作为继电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）有源像素传感器之后固态图像传感器的下一个范式。

这种下一代图像传感器将包含数亿至数十亿的小像素，具有光子数分辨和HDR功能，可提供优于CCD和传统CMOS传感器的成像性能。

在本文中，我们介绍了一个1.63亿像素的QIS，可以在单个设备中实现可靠的光子数分辨和高动态范围成像。这是具有光子数分辨能力的低噪声图像传感器中有史以来最高的像素分辨率。

该QIS采用最先进的CMOS工艺制造，具有2层晶圆堆叠和背面照明。在室温操作下，平均读取噪声为0.35 e-rms，证明了可靠的光子数分辨，从而实现业界领先的低光成像性能。

此外，由于极低的本底噪声和20k e-的扩展满井容量，可实现95 dB的动态范围。文章讨论了该QIS器件的设计、工作原理、实验结果和成像性能。