FSI sCMOS와 BSI sCMOS의 차이점은 무엇인가요?

과학용 이미징 카메라에서,센서 아키텍처이미지 품질, 감도 및 전반적인 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 대부분의 최신 고성능 카메라에는 이 기능이 사용됩니다.CMOS(상보형 금속 산화물 반도체)이미지를 형성하는 감광성 픽셀 배열을 위한 기술.

CMOS 센서 기술 내에는 크게 두 가지 조명 구조가 있습니다.전면 측면 조명(FSI)그리고후면 발광(BSI) 센서두 설계 방식 모두 과학용 카메라에 널리 사용되지만, 입사광이 센서의 포토다이오드에 도달하는 방식에 차이가 있습니다.

차이점을 이해하기FSI 및 BSI sCMOS 센서이 기능은 연구원과 엔지니어가 현미경, 저조도 이미징 및 기타 까다로운 과학적 측정과 같은 응용 분야에 가장 적합한 카메라를 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다.

FSI 및 BSI sCMOS 센서란 무엇입니까?

센서 모델은 이미징 장치에 사용되는 카메라 센서 기술의 유형을 나타냅니다. 과학 이미징 시스템에서 센서는 들어오는 빛을 포착하여 최종 이미지를 구성하는 전기 신호로 변환하는 데 중요한 역할을 합니다.

가장 현대적인과학용 카메라활용하다CMOS빛에 민감한 픽셀 어레이 기술. CMOS 센서는 고성능 이미징을 위한 업계 표준으로 자리 잡았으며 현미경, 생명 과학 연구 및 산업 검사 분야에서 널리 사용됩니다.

CMOS 센서 기술 내에는 최신 카메라에 사용되는 두 가지 주요 조명 구조가 있습니다.FSI 센서그리고BSI 센서두 유형 모두 동일한 CMOS 이미징 기술을 기반으로 하지만, 빛이 센서 구조를 통과하여 광 검출 실리콘에 도달하기까지의 경로가 다릅니다.

이러한 구조적 차이를 이해하는 것이 그 이유를 설명하는 데 핵심입니다.BSI 센서는 일반적으로 더 높은 감도를 제공합니다.특히 저조도 과학 이미징 환경에서 그렇습니다.

전면 조명(FSI) 센서는 어떻게 작동할까요?

FSI 센서라고도 함전면 발광(FI) 센서—는 현대 이미징 시스템에서 가장 흔하게 사용되는 CMOS 센서 아키텍처입니다. 이 설계가 널리 채택된 주된 이유는 다음과 같습니다.제조 과정이 더 간단하고 비용 효율적입니다..

FSI 센서에서 각 픽셀을 제어하는 배선과 트랜지스터는 다음과 같이 배치됩니다.감광성 실리콘 층 위에따라서 입사하는 광자는 빛을 감지하는 포토다이오드에 도달하기 전에 이 전자 회로층을 통과해야 합니다. 광자가 이 부품에 부딪히면 감전될 수 있습니다.흡수되거나 산란됨빛에 민감한 부위에 도달하는 것을 방지합니다.

이 구조는 감소시킵니다충진율각 픽셀의 유효값을 낮추고양자 효율(QE)—입사하는 광자가 감지될 확률. 결과적으로 FSI 센서는 일반적으로 다음과 같은 값을 제공합니다.낮은 감도특히 저조도 이미징 환경에서 그렇습니다.

장점

●제조가 더 간단합니다– FSI 센서는 센서 구조상 실리콘 기판을 얇게 만들 필요가 없기 때문에 생산이 더 용이합니다.

●제조 비용 절감– 제조 공정이 간소화되어 전면 발광 센서의 비용 효율성이 더 높아집니다.

단점

●감도 저하- 배선과 전자 부품이 빛을 감지하는 실리콘 위에 위치하므로, 일부 입사 광자는 포토다이오드에 도달하기 전에 차단될 수 있습니다.

그림 1: 전면 및 후면 조명 픽셀 구조

전면 발광 센서(왼쪽)와 후면 발광 센서(오른쪽)의 픽셀 구조 측면도. 전면은 컬러 필터 유무에 따라, 후면은 마이크로렌즈 유무에 따라 나타낸 것이다. 구성 요소에 대한 설명은 본문을 참조하라.

후면 조명(BSI) 센서는 어떻게 작동할까요?

BSI 센서는 광 수집 효율을 향상시키도록 설계된 다른 아키텍처를 사용합니다. 이 설계에서 센서 구조는 효과적으로 다음과 같습니다.반전된이를 통해 광자가 배선이나 트랜지스터를 거치지 않고 빛에 민감한 실리콘에 직접 도달할 수 있습니다.

이러한 구성을 구현하려면 감광층을 지지하는 벌크 실리콘은 다음과 같아야 합니다.기계적 또는 화학적으로 희석됨흔히 다음과 같이 불리는 과정뒷부분 숱 줄이기이 제조 공정을 통해 빛이 포토다이오드에 도달할 수 있지만, 제조 공정 자체가 더 복잡해집니다.

배선층이 포토다이오드 뒤쪽에 위치하기 때문에 픽셀충진율이 100%에 가까워지고 있습니다.그 결과, 입사하는 광자 중 훨씬 더 많은 비율을 감지할 수 있습니다. 따라서 BSI 센서는 다음과 같은 성능을 달성할 수 있습니다.매우 높은 QE—경우에 따라서는 도달하기도 합니다90~95%이는 저조도 촬영 환경에서 감도를 크게 향상시킵니다.

장점

●더 높은 감도- 빛의 경로를 막는 배선이 없으므로 더 많은 광자가 포토다이오드에 도달하여 신호 감지 성능이 향상됩니다.

●저조도 환경에서의 성능 향상– BSI 센서는 약한 신호나 미세한 디테일을 포착하는 것이 중요한 응용 분야에서 특히 효과적입니다.

단점

●비용 증가 및 제조 복잡성 증가– BSI 센서에 필요한 웨이퍼 박막화 공정은 제조 난이도와 생산 비용을 증가시킵니다.

FSI와 BSI sCMOS 센서의 주요 차이점

FSI 센서와 BSI 센서는 모두 동일한 CMOS 이미징 기술을 기반으로 하지만, 내부 구조의 차이로 인해 성능, 감도 및 제조 복잡성에서 중요한 차이가 발생합니다.

주된 차이점은 빛이 포토다이오드에 도달하는 방식에 있습니다. FSI 센서에서는 입사하는 광자가 빛에 민감한 실리콘에 도달하기 전에 여러 층의 배선과 전자 장치를 통과해야 합니다. BSI 센서에서는 센서 구조가 반전되어 광자가 포토다이오드에 직접 도달하므로 빛 수집 효율이 향상됩니다.

이러한 구조적 변화는 충진율을 높이고 양자 효율(QE)을 크게 향상시켜 BSI 센서가 특히 저조도 환경에서 더 많은 입사 광자를 감지할 수 있도록 합니다. 그러나 이러한 성능 향상은 제조 공정의 복잡성 증가라는 대가를 치러야 합니다.

특징	FSI sCMOS 센서	BSI sCMOS 센서
센서 구조	포토다이오드 위쪽 배선	포토다이오드 뒤쪽 배선
빛 경로	전자기기에 의해 부분적으로 차단됨	포토다이오드로의 직접 경로
충진율	배선층에 의해 감소됨	거의 100%
양자 효율	보통의	매우 높음(최대 약 95%)
감광도	저조도 이미징에서 더 낮은 성능을 보입니다.	더 높은 감도
제조원가	낮추다	더 높은

이러한 차이점 때문에 FSI 센서와 BSI 센서 중 어떤 것을 선택할지는 성능 요구 사항과 시스템 비용 간의 균형에 따라 결정되는 경우가 많습니다.

FSI 센서와 BSI 센서 중 선택하기

이미징 애플리케이션에 전면 조사형(FSI) 센서와 후면 조사형(BSI) 센서 중 하나를 선택할 때 가장 중요한 고려 사항은 특정 요구 사항에 필요한 양자 효율(QE)입니다. 양자 효율은 센서가 입사광을 전기 신호로 얼마나 효율적으로 변환할 수 있는지를 나타냅니다.

FSI 센서비용 효율성이 우선시되고 필요한 광 감도 수준이 중간 정도인 응용 분야에서는 충분할 수 있습니다.

BSI 센서가격은 더 비싸지만, 특히 저조도 환경과 같이 높은 감도가 필수적인 응용 분야에 이상적입니다.

응용 분야에 필요한 양자 효율을 이해하면 FSI 또는 BSI 센서 아키텍처 중 어느 것이 더 나은 선택인지 판단하는 데 도움이 될 수 있습니다.

결론

FSI 센서와 BSI 센서는 모두 최신 과학 이미징 카메라에 널리 사용되며, 적용 분야에 따라 각각 뚜렷한 장점을 제공합니다. FSI 센서는 조명 조건이 안정적이고 극도의 감도가 요구되지 않는 많은 이미징 시스템에 비용 효율적이고 안정적인 솔루션을 제공합니다.

반면 BSI 센서는 광자 검출을 극대화하고 더 높은 양자 효율(QE)과 감도를 제공하도록 설계되어 형광 현미경 및 기타 과학 이미징 작업과 같은 까다로운 저조도 응용 분야에 이상적입니다.

Tucsen은 다양한 이미징 요구 사항에 맞춰 설계된 FSI 및 BSI sCMOS 카메라 제품군을 제공하여 연구자들이 특정 응용 분야에 가장 적합한 센서 아키텍처를 선택할 수 있도록 지원합니다.

Tucsen FSI CMOS 및 BSI sCMOS 카메라 추천

카메라 종류	BSI sCMOS	FSI sCMOS
높은 감도	디야나 95V2 디야나 400BSIV2 디야나 9KTDI	디야나 400D 디야나 400DC
대형 포맷	디야나 6060BSI 디야나 4040BSI	디야나 6060 디야나 4040
컴팩트한 디자인	——	디야나 401D 디야나 201D