nouveau capteur CMOS Sony?

[Odi]

Préambule :

1. je n'ai pas écumé le forum pour vérifier si le sujet avait été abordé - donc si cela a été le cas qu'un modérateur n'hésite pas à supprimer le fil...
2. je poste dans les fils généralistes, car le sujet s'inscrit, dans mon esprit, plus d'un problématique technologique valable pour tous les constructeurs que d'un sujet relevant exclusivement de Sony.




Donc :

Il semblerait que Sony développe un nouveau type de capteur CMOS dont la sensibilité serait assez largement augmentée par le principe d'un retroéclairage

pour plus de détails techniques : Communiqué de Sony (en GB)

Je serais curieux des réactions de quelques "électroniciens" et spécialistes ès capteur du forum

 

[fte]

Il semblerait que Sony développe un nouveau type de capteur CMOS dont la sensibilité serait assez largement augmentée par le principe d'un retroéclairage

J'avais entendu parler de cette technologie il y a quelques mois, mais il n'était pas fait mention d'un prototype ni de Sony d'ailleurs.

Réroéclairage n'est peut-être pas le terme le mieux choisi. Disons qu'ils ont trouvé un moyen permettant de placer la photodiode, qui collecte les photons, au dessus des pistes conductrices et de l'électronique de lecture. Ces mêmes pistes occupent de la surface sur un capteur classique, surface qui ne collecte pas les photons.

Bref, cette construction permettra d'utiliser toute la surface disponible pour collecter les photons, l'électronique trouvant sa place sous les photodiodes. Plus grande efficacité de collecte, sensibilité à l'angle d'arrivée des photons réduite... Ça a plein d'avantages.

Ce type de capteurs, une fois la fabrication bien maitrisée, devrait permettre de s'approcher très très près de l'efficacité théorique maximale selon moi. Sans parler des possibilités d'intégrer sous les photodiodes de l'électronique beaucoup complexe qu'aujourd'hui. Prometteur en tout cas.

[Olivier_G]

C'est con! Voila deux ans je me disais "mais pourquoi ils foutent pas les circuits qui masquent la surface sensible... derrière???".

Ce qui me rassure, c'est qu'ils annoncent aussi qu'il ont réussi à palier les défauts propres à ce type de design. Donc je n'aurais sans doute pas réussi à défendre un brevet sur cette seule idée... 
(bon... et ils devaient y penser depuis longtemp aussi! Je me demande quand le brevet a été déposé! Quelqu'un aurait l'info?)

[Yves]

C'est con! Voila deux ans je me disais "mais pourquoi ils foutent pas les circuits qui masquent la surface sensible... derrière???"

Ça fait très longtemps que les capteurs éclairés par l'arrière (back-illuminated) existent, sans doute au moins depuis une vingtaine d'années. Mais en général ce sont des capteurs chers car il faut amincir le capteur chimiquement, ce qui est une étape délicate. C'est assez étonnant de voir que Sony prévoit ce genre de capteur pour un marché de masse, en tout cas c'est réjouissant. Je pense que ce sera limité aux tout petits capteurs, pour des raisons de coût...

Réroéclairage n'est peut-être pas le terme le mieux choisi. Disons qu'ils ont trouvé un moyen permettant de placer la photodiode, qui collecte les photons, au dessus des pistes conductrices et de l'électronique de lecture.

La photodiode est, au départ, sous les pistes métalliques... mais ensuite on utilise le chip "retourné", éclairé par l'arrière, ce qui fait que les pistes se retrouvent sous la photodiode. "Rétroéclairage" n'est pas trop mal.

[geo444]

.
y'avait déja eu un communiqué d'université Japonaise a ce sujet y'a + d'1an...

repris par moi dans un fil sur les bénéfices considérables du CMos (vs le CCD)
qui avait donné lieu a défendailles du CCD de Bernard2 a propos du Fill-Factor...
théoriquement meilleur sur CCD... déja bien mieux sur CMos avec les Micro-Lentilles !

donc c'est maintenant Sony : les Transistors et toute la Circuiterie passent à la Cave !!!
http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200806/08-069/index.html
la, c'est en Jap, mais les dessins parlent !... traduit en Anglais :
http://translate.google.fr/translate?u=http%3A%2F%2Fwww.sony.co.jp%2FSonyInfo%2FNews%2FPress%2F200806%2F08-069%2Findex.html&sl=ja&tl=en&hl=fr&ie=UTF-8

ceci combiné a la matrice R-G-B-Clear de Kodak (vs R-G-B-G de Bayer)...
http://www.dpreview.com/news/0706/07061401kodakhighsens.asp
... permet de gagner + de 3 (4 ?) EV par rapport aux CMos actuels !!

les Capteurs CMos... Ce n'est que la début de progrès fulgurants !!

[stingray]

Comme l'a dis Yves ça existe déjà depuis longtemps en CCD, donc ce n'est pas spécifique au CMOS mais plutôt réservé aux capteur astro haut de gamme (amélioration du rendement quantique, surtout dans l'UV) à cause du cout de l'amincissement.

[geo444]

Comme l'a dis Yves ça existe déjà depuis longtemps en CCD, donc ce n'est pas spécifique au CMOS mais plutôt réservé aux capteur astro haut de gamme !... à cause du cout de l'amincissement....

oui comme Yves, tu parles bien de grands CCD Astro très Haut de Gamme...

... la Sony a trouvé le moyen fabriquer de petits CMos (compacts ? camescopes ?) :

<< pixel size : 1.75µm square pixels, five effective mega pixels, 60 frames/s >>

déja Sony annonce +1 EV en sensibilité... plus un bien meilleur ratio S/B, mais...
le 2ème but de cette technique : permettre encore + de traitement "On Chip" :

<< Furthermore, the back-illuminated structure also expands device potential in areas
 such as speed and dynamic range by enabling multiple metal wiring layers and greater
 flexibility in the transistor structure. >>

traitement "On Chip" qui a été la révolution Canon Eos D30 en 2000, et encore aujourd'hui
 - les seuls a avoir un VRAI RAW CR² obtenu grace au signal très propre du CMos -
alors que NiKon et Sony sont tenus d'égaliser les couleurs et de Lisser en Amont du NEF !!!

http://www.astrosurf.com/~buil/nikon_test/test.htm

Capteurs CMos : on n'en est qu'au début de progrès considérables !

[stingray]

traitement "On Chip" qui a été la révolution Canon Eos D30 en 2000, et encore aujourd'hui
 - les seuls a avoir un VRAI RAW CR² obtenu grace au signal très propre du CMos -
alors que NiKon et Sony sont tenus d'égaliser les couleurs et de Lisser en Amont du NEF !!!

http://www.astrosurf.com/~buil/nikon_test/test.htm

Pour Sony on n'en sait trop rien, l'ami Christian n'ayant pas fait le test, ça ne doit d'ailleurs pas être trop dur a faire, Il faudrait que je demande a un possesseur d'A700 un raw d'un dark de 30s pour voir ce qu'il en est vraiment.

Je vois d'ailleurs qu'il n'a toujours pas remonter les coquilles que je lui ai fait remonté sur son article ... pas grave ...

[geo444]

.
alors disons a l'envers que si Sony fournissait de vrais RAW pas trop Bionzés ! ;o)))
... alors Christian et d'autres, n'auraient pas manqué de le remarquer ?

A700 / D300 mème CMos... sauf D300 + rapide (+ de canaux)
http://www.dpreview.com/reviews/compare_post.asp?method=sidebyside&cameras=nikon_d300%2Csony_dslra700&show=all

[stingray]

A700 / D300 mème CMos... sauf D300 + rapide (+ de canaux)
http://www.dpreview.com/reviews/compare_post.asp?method=sidebyside&cameras=nikon_d300%2Csony_dslra700&show=all

Une chose est sur c'est que ce ne sont pas les même CMOS, celui du D300 est peut être inspiré de celui du A700 pour ce qui est de la partie photosensible, mais l'exmor de l'A700 fait la conversion analogique/numerique directement dans le capteur, grâce à un ADC 12 bits par colonnes (donc dans les 4272 canaux pour l'A700  )
Sony a fait la grosse boulette de dire que cela lui permettait de traiter le bruit au plus proche de la source, et paf tout le monde a cru qu'il y avait de la réduction de bruit sur les raw (ce qui est peut être vrai, mais n'est pas ce que voulait dire Sony).

[stingray]

Juste pour info, le crop 100% d'un "dark" 400iso, 30s provenant d'un raw fournit par un gentil possesseur d'A700 :



Grosse remonté du bruit (au moins 4IL) histoire de voir quelque chose.
Donc on voit bien le bruit, mais le soit disant debruitage du raw ne me parait pas évident !!
PS : c'est du vrai raw, pas dematricé

[geo444]

.
bon... tu aurais quand mème pu citer mes << vrais RAW pas trop Bionzés >> !! ;o)))

... je voulais dire les mèmes CMos pour << la partie Photosensible >> !

Une chose est sur c'est que ce ne sont pas les même CMOS, celui du D300 est peut être inspiré de celui du A700 pour ce qui est de la partie photosensible, mais l'exmor de l'A700 fait la conversion analogique/numerique directement dans le capteur, grâce à un ADC 12 bits par colonnes ...

question traitement... Sony se situe peut-ètre 1 peu + vers Canon que 100% NiKon...
grace a l'ADC implanté sur le CMos ?... qui explique le lissage moins choucroute a +800 iso ??

STP, poste 1 bout de Dark un peu + grand... a la limite des 205 ko... et surtout Tel Quel !
... réglages STD, 30 secondes a 6400 iso, Tous Lissages et NRs a Zéro !!!... pour voir...

la je vois rien !  °_O

[stingray]

Oui elle est très bonne celle des raw pas trop bionzés 

Sinon la j'ai mis une version travaillée plus propre et un peu plus grande, 400iso + 5IL
Sinon c'est tel quel, c'est même pas dématricé

[astrophoto]

effectivement les CCD éclairés par l'arrière sont utilisés en astronomie depuis bien plus de 10 ans, principalement par les pros car leur coût est très élevé, il faut faire un amincissement et c'est assez complexe. L'autre problème c'est que cet amincissement peut amener dans l'image des franges d'interférence (stries plus ou moins espacées et courbées), surtout en éclairage artificiel, et c'est super difficile à éliminer. Le rendement quantique (nombre d'électrons générés pour 1 photon) commence à friser les 100%, on arrive à peu près à doubler le rendement par rapport aux capteurs classiques. Si Sony a réussi à maîtriser cette techno à coût raisonnable c'est une bonne nouvelle, mais il sera plus prudent de le juger sur le résultat et non sur des annonces aussi prometteuses soient-elles   

[Odi]

Merci pour vos réctions...


Je suis vos échanges avec intérêt : comme je suis peu compétent en la matière, je reste en retrait hein!


A géo : ce n'est que le début des progrès? Mais à quel terme à ton avis?


Je veux dire les  +2/3 sensibilités : c'est pour demain (enfin presque : 2-3 ans) ? ou à moyen terme ?


Question complémentaire : sur le plan de la R&D, qui semble en avance (j'imagine que cela doit être difficile que certains projets dans des cartons plus ou moins ouvrets sont gardés bien secrets!) ? (on peut faire des hypothèse sans doute à partir d'application plus ciblées, spécifiques et poussées que la photo, non?)

[geo444]

...
A géo : ce n'est que le début des progrès? Mais à quel terme à ton avis?
...
e veux dire les  +2/3 sensibilités : c'est pour demain (enfin presque : 2-3 ans) ? ou à moyen terme ?
...

je pense que maintenant que Sony s'est mis au CMos (depuis 199? y'avait que Canon),
Matsushita (Panalympus) aussi... ces 3 la ont une puissance de recherche ENAURME !!!
... ça ne va plus s'arrèter... chaque progrès en amènera de nouveaux !

le CMos a de grands avantages : rapidité, basse consommation, facilité d'intégration,
possibilité d'effectuer des traitements "on chip"... et maintenant fill-factor de 100%...
... et rien que cette possibilité de fabriquer des CMos avec l"Electronique a la Cave"...
permet encore + de traitements... d'intégrer de nouvelles fonctions... etc, etc...

les gains vont arriver très vite... peut-ètre d'abord sur les photophones... les compacts ?
peut ètre que dans un premier temps c'est + facile a perfectionner sur de petits CMos ??
le Brevet de Sony doit porter sur la Facilité a obtenir ces petits CMos Inversés et Fiables

ces 3 la doivent aussi lorgner sur le CFA "RGBClear" de Kodak : facile a fabriquer...
... mais les algorithmes de dématriçage doivent tous ètre revus et perfectionnés...
en TV, la Luminance occupe 2/3 de la bande passante !... et ça gène personne !

stingray je vois toujours rien : comme indiqué, un p'tit bout 205 Ko, mais Tel Quel STP

[geo444]

.
la dernière fois que Sony a fait ce genre de comm,
http://www.sony.net/SonyInfo/News/Press/200708/07-072E/index.html
c'était au sujet de son CMos APS-C 12 bit 10 fps, 12 Canaux avec l'ADC "on chip"
... 8 jours après le DSLR A700 était annoncé !! (Black-out de protection ?)

l'appellation << Capteur éclairé par l'arrière >> peut porter a confusion... maintenant !
a l'époque en Astro, y'avait sans doute ni Bayer, ni Micro-Lentilles, encore moins de Passe-Bas !
... mais aujourd'hui le capteur est bien éclairé... Du Coté de ces Accessoires Indispensables !

le fabrication du CMos, elle est bien inversée, les pistes et composants sont de l'autre côté
... << Circuiterie & Electronique a la Cave >> dans le sens d'arrivée de la lumière !!!

[eric-p]

Je crois pour ma part qu'il faut être prudent avec ces annnonces "sensationnelles".Je rappelle qu'il a fallu attendre plus de 30 ans entre la présentation du premier CCD des labos "Bells"en 1970 et leur commercialisation en masse à partir de 2002.Je ne serai pas étonné que la mise au point effective du CMOS décrit par Sony sur un APSC voire un 24*36 demande 10 ans de développement.

[Yves]

Je crois pour ma part qu'il faut être prudent avec ces annnonces "sensationnelles".Je rappelle qu'il a fallu attendre plus de 30 ans entre la présentation du premier CCD des labos "Bells"en 1970 et leur commercialisation en masse à partir de 2002.

Bon, n'exagérons rien... les CCD ont été produits en masse pour les camescopes dès les années 80. Ceci dit je suis d'accord avec toi concernant les capteurs amincis : il serait étonnant que cette technique soit étendue aux formats APSC et 24x36 à court terme et à des prix raisonnables.

L'autre problème c'est que cet amincissement peut amener dans l'image des franges d'interférence (stries plus ou moins espacées et courbées), surtout en éclairage artificiel, et c'est super difficile à éliminer.

C'est vrai, mais certains capteurs récents n'ont plus ce défaut : j'ai travaillé avec un CCD éclairé par l'arrière qui a une efficacité quantique de 95% (vers 800nm), et aucun problème de franges, même avec un éclairage laser... c'est assez impressionnant.

[geo444]

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Sony n'est mème pas le 1er... Omnivision a déja annoncé des 8 MPix pour les photophones !!!

... et on parle de grandes séries chez Sony aussi :
http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080612/153222/

le rapport S/B fait un bond de +8dB !!!
et diminution du vignettage (rayons incidents + efficaces)

[Bernard2]

un lien sur la techno des ccd amincis

le gain en rendement se situe surtout dans le bleu qui est le talon d'achille de nos capteurs en photo et la couche la plus mauvaise en rapport S/B
http://www.astrosurf.com/cavadore/optique/CCD_lumiere.html

[Bernard2]

Il est fort probable que l'intérêt de sony est de marquer  de manières forte une avance technologique dans le domaine des tout petits capteur en priorité, parce que c'est eux qui ont le plus besoin d'améliorations de rendement bien sur, et surtout parce que cela distancerait ses concurrents dans un marché de masse tres lucratif (capteurs pour telephones et camescopes).
De plus c'est aussi plus facile d'appliquer cette technologie sans doute encore un peu délicate à des petits capteurs.

[vianet]

D'accord avec SCSI: ils ont trouvé une astuce qui fait gagner quelques IL avec un rendement quantique très amélioré. C'est une des technos que je réclamais...
Il va se produire des choses d'ici peu.

[astrophoto]

En regardant l'article Sony de plus près, on voit que d'un côté ils annoncent 6 dB de gain en sensibilité, soit un facteur 4 (2 IL). Mais quand on mesure les valeurs dans les photos du bas de page, il y a à peine un gain de 50% 

Je pense que j'ai compris pourquoi Sony présente ses résultats sur un capteur à tout petits photosites (1,75 µm) : les chiffres sont plus avantageux. A cette dimension de photosite, la circuiterie annexe prend beaucoup de place en proportion de la surface totale et le pourcentage de surface sensible se réduit d'autant, donc le gain apporté par un éclairage arrière doit être plus important que pour des grands photosites. Je doute qu'un facteur 4 soit possible sur les CMOS de reflex dont le rendement quantique semble se situer actuellement entre 30 et 40%. Dans ce cas, un gain d'un facteur 2 (1 IL) ce serait déjà pas mal (et on ne cracherait pas dessus !).

[Olivier-P]

Moui Astrophoto vise juste, marché des minus photodiode.

Sur les gros reflex le pb des tailles de piste est en partie minimisé.
Ou voir chez Fuji avec les quinquonces des micros lentilles.

Tout cela est pour le marché des micros apn.

Pour le Cmos, Matsuhita ( pana jvc technics ) nous en proposait bien avant Canon. Dès 1991 de mémoire. Capteur du pauvre à l'époque. Les CCD etaient les rois. Pourtant qq caméras promettaient, le bp était ... le bruit supérieur au CCD. Car comble de l'histoire le cmos est plus bruité à l'origine. C'est grace aux nettoyages ( par analyse des vidages de puits ) et aux amplis intégrés que les ingés ont inversé ce classement.