Le CMOS moins bruité que le CCD? Pas si sûr

[stingray]

J'adore quand l'hopital se fout de la charité 
Tout est là en ce qui me concerne .

[stingray]

L'hospitalité nous va comme un gant sur CI, tu as ta place parmi nous et sera toujours la bienvenue ici

NB: remarque avec près de 1000 posts t'es rudement bavarde pour une débutante. 

Tu n'as qu'une vanne à ton répertoire spencer ?
Remarque, même celle là tu l'as pompé à SCSI !! 

"L'hospitalité nous va comme un gant sur CI" : C'est GMC qui doit être content de te compter dans l'équipe 

[vianet]

Bon, continuons...Puisque vous parlez de la manière dont les charges sont transférées...Et que les bagarres Sonystes continuent puisqu'on a même plus besoin des gaulois pour se saborder.
Les recherches et développements des CCDs back illuminated sensors étudient activement la manière dont le transfert de charge s'effectue dans le high resistivity silicon subtrate. Il existe la diffusion dans le champs en cas de déplétion complète (forte tension)  et la diffusion " field free" beaucoup plus complexe dans sa formulation en cas de déplétion incomplète ( basse tension) et qui fait appel aux équations de diffusion et aux fonctions de Bessel. Pour ceux qui ont des souvenirs physico-mathématiques...
Sans rentrer dans les détails qui font c... tout le monde  (formulations de Jackson), il est plus intéressant de parler des modèles bidimensionnels qui font appel à des lignes équipotentielles dans le substrat silicium high resistivity. Quelques soient les modèles, on s'aperçoit que cela fonctionne très bien en coupe sur 10 µm2 puisque le silicium est ultra-fin en galettes de 300 µm (voire moins). Sur des kilomètres, ça marcherait moins bien.
Donc les outils et les méthodes sont prêtes. Les données restent difficiles à interpréter en basse lumière lorsque les tensions sont très faibles. La, il y a de la perte obligatoirement. C'est toujours le vrai problème quand on a peu de photons mais la méthode fait gagner plus d'1 IL. C'est toujours bon à prendre sans compter la nature du substrat. Donc avec un peu de chances, on devrait pouvoir dépasser les 50 mps tranquillement. La canalisation  par les microlentilles sera toujours la bienvenue bien sur.

[stingray]

Spencer quel effort, bravo.

Bon, continuons...Puisque vous parlez de la manière dont les charges sont transférées...Et que les bagarres Sonystes continuent puisqu'on a même plus besoin des gaulois pour se saborder.
[/url]

Très bon Vianet, je vois que tu traines encore à coté 
Ce n'est pas une question de Sonystes malheureusement, mais bon ...

Ton schéma est très bien et montre bien comment est "formé" le photosite.
C'est pratique de pouvoir expliquer un truc sans que l'on ne te rétorque que c'est n'importe quoi 
Bien que l'écrit du bac soit fini tu aurais pu poser quelques questions simples du genre :
Sur la coupe ci-dessus est on dans le cas d'un CCD à déplétion complète et la zone déplété est-elle de type P ou N ?

[Yves]

Les recherches et développements des CCDs back illuminated sensors étudient activement la manière dont le transfert de charge s'effectue dans le high resistivity silicon subtrate (...) Donc les outils et les méthodes sont prêtes

Personnellement je ne vois pas l'intérêt de sortir une telle référence : l'article dont tu montres un extrait date de 1997. Et surtout la technique utilisée est ultra-spéciale : illuminer par l'arrière avec un substrat non aminci (300µm de silicium! ça n'a rien d'ultra-fin pour un capteur éclairé par l'arrière!) fait perdre énormément en résolution. C'était un essai intéressant car permettant de se passer de l'étape d'amincissement (et d'améliorer la détection aux grandes longueurs d'ondes), mais ça n'aurait bien sûr aucun intérêt pour la photo. Je ne connais pas de capteur commercial "B-I" utilisant ce procédé, ils sont tous amincis.

[stingray]

Le schema de vianet était juste là pour illustration je pense mais cette technique très expérimentale en 97 est aujourd'hui utilisé Yves.
Par contre il y a toujours amincissement pour éliminer le substrat et les épaisseurs utilisées sont plutôt autour de 100µm, ce qui suffit pour augmenter la sensibilité jusqu'aux longueurs d'ondes du 1µm.
Le problème est en effet de ne pas trop perdre en résolution et la cible actuelle est d'arriver à des PSF inférieures à 10µm. Les tensions de polarisation et de clocking sont par contre très élevés, de l'ordre de 50V.
Pour ce qui est de capteur commerciaux "deep-depletion", e2v commence a en avoir au catalogue (le CCD42-90DD devait être le premier), mais ils ne doivent pas en vendre des palettes 

[stingray]

...du tout. Le CCD02-06 depuis ...1998

Et le CCD55-30 depuis ...en 2003.

Mwouais, leur capteur CCD dit "FF" font 1242 x 1152 soit 1,4 Mpx. Avec ça on va loin Stingray, c'est sûr. 

Exact oui, je m'étais arrêté à ceux de Megacam, le premier n'est même plus au catalogue donc ce n'est plus tout jeune en effet.

Leur capteur CCD dit "FF"  , ben oui c'est bien des full-frame, non ?
Ils sont en train d'en faire avec bien plus de pixels si ça peux te rassurer, tu demandera à vianet 

[stingray]

Mwouais, leur capteur CCD dit "FF" font 1242 x 1152 soit 1,4 Mpx. Avec ça on va loin Stingray, c'est sûr. 

N'en serais-tu pas resté au compact avec le clan des pixels à mort!? C'est pas "bien plus de pixels" qui sont intéressants mais des photodiodes de plus grande surface (statistiquement moins d'électrons parasites générés).

On n'en est pas à une contradiction près, non ? 

Qui aparlé de petits pixels ?
La taille des pixels est bien sur adapté à la finalité du capteur, mais c'est en effet des petits pixels ... pour du capteur scientifique 

[Yves]

Le schema de vianet était juste là pour illustration je pense mais cette technique très expérimentale en 97 est aujourd'hui utilisé Yves. Par contre il y a toujours amincissement pour éliminer le substrat et les épaisseurs utilisées sont plutôt autour de 100µm, ce qui suffit pour augmenter la sensibilité jusqu'aux longueurs d'ondes du 1µm.

C'est précisément ce que je disais au-dessus... et franchement je ne voit toujours pas l'intérêt du schéma pour cette discussion ni celui de parler de cette technique très spécifique qui n'a rien à voir avec ce qui est développé pour la photo (perte de résolution même pour des gros pixels, tension élevée donc CCD, application astro essentiellement, etc.)

[Yves]

...du tout. Le CCD02-06 depuis ...1998

Ce capteur n'est pas éclairé par l'arrière. Je parlais de capteurs à substrat épais (non aminci) et éclairés par l'arrière : je n'en connais pas qui soit commercialisé. Des capteurs à déplétion profonde il y en a des tas. Il y a aussi des camera (Sony notamment) pour lesquels on peut changer la tension de polarisation (depuis le driver de la caméra) pour améliorer la sensibilité dans le proche IR.

[Yves]

Il n'y aurait que ces deux caméras (vidéo) HDR-XR520V, HDR-XR500. Impossible de dire si leurs capteurs sont à substrat épais (il me semble bien que oui, car on en avait déjà parlé. Faudrait que je me renseigne, cette info n'est pas dans la division «pro» ou connexe, ce sera plus difficile).

Bon, on ne va pas y passer 107 ans, mais lorsque je parlais de substrat épais c'était à propos de l'article de 1997 cité par vianet, bref un substrat silicium non aminci. Il est bien évident que les capteurs des caméras dont tu parles ne sont pas éclairés à travers un substrat silicium de 300µm, c'est tout à fait impossible pour les raisons déjà données au-dessus (l'exmor est un CMOS donc pas de tension élevée; par ailleurs la forte diffusion des porteurs dans un substrat Si non aminci entraîne une perte de résolution très importante totalement incompatible avec de petits pixels comme ceux de ces caméras, etc.).

[stingray]

Du tout, je relevais l'une de TES (nombreuses?) contradictions. Relis. 

Je relis, tout le monde peut d'ailleurs le faire et se rendre compte, c'est ça un forum.
C'est quoi la contradiction ? Tu peux même en citer plusieurs

Parce que lorsque qu'un soit-disant spécialiste électronicien nous sers des news vieilles d'il y a dix ans, y'a comme un soucis 

La vache   je croyais que tu étais copain avec Vianet.

il faudrait peut-arrêter de faire des copier/coller sur wiki 

Tu en sais quelques chose !! Tu veux parler de ta première intervention ou tu as copié le truc sur la photoémission dans le wiki de la photodiode ?
Le problème quand on fait des phrases avec des mots que l'on ne comprend pas, c'est qu'il y a une très forte probabilité de dire une ânerie.

Une fois de plus ici les applications pratiques que l'on recherche sont connues. Pour le reste si tu as d'autres scoops Parce que sans matrice de Bayer ou autre damier à filtres organiques... L'infra-rouge peut-être ?

Les scoops je te les laisse ne t'inquiète pas.
Désolé de ne pas être l'initiateur de ce fil qui parle de capteurs sans matrices de bayer, ni même microlentilles. Pourquoi es tu intervenu dans ce fil sans intérêt d'ailleurs.

[vianet]

Cet article n'est peut-etre pas  récent mais il a le mérite d'être extrêmement bien fait et d'autre part, il est bon de rappeler les bases pour la compréhension générale, les 10 premiers micromètres de transfert dans la couche de silicium. Ne pas trop effectivement compter sur la diffusion dans le substrat.  Après, le côté pratique pour la photographie, compte tenu des recherches en cours qui concernent effectivement les cmos et non pas les CCDs, c'est à vous de nous éclairer sur ce sujet puisque certains comme stingray ont l'air au courant de la chose.

  .

On se détend la sinon on peut discuter de l'intérêt des terres rares, du dopage au laser (en fait une vitrification) etc... Dans certains domaines de l'imagerie et même en noir et blanc, on n' a que faire de la matrice de Bayer. On peut effectuer une colorisation a posteriori des zones qui nous intéressent
Si on veut en savoir un petit peu plus, faut s'abonner à EDP...
Juste pour dire que ces capteurs fonctionnent très bien, c'est tout. Ce n'est pas pour expliquer les schémas de Sony qui trainent sur le web: ils ne semblent pas très explicites mais peut-être est-ce voulu? Difficile de comprendre sans coupes réelles en ME
 

[Bernard2]

sauf, peut être, d'autres possibilités.

http:// --- Ce lien comporte une redirection cachée et a donc été désactivé ---  url.com/m57bwy

[Bernard2]

"Nov. 2006", mes infos sur les colorants organiques sont plus récentes.

Bah! Si c'est Nikon c'est qu'ce doit être vrai..  Merci Bernard2! Toujours à la pointe de l'info à ce qu'on voit. N'empêche que Nikon a intérêt à être à la pointe si ils ne veulent pas se faire croquer tout cru dans quelques années.

C'est bon signe. Je pense que c'est comme ça qu'ils s'en sortiront le mieux, par l'innovaiton.

Côté colorant organique je.... bon OK, je n'insiste pas.  A faire un fil dédié à l'occasion...

compte tenu de la difficulté pour intégrer un tel bouzin dans un capteur, si cela est réalisé un jour , un brevet de fin 2006 ne me parait pas très vieux. De quand date le filtre de bayer? depuis quand est il utilisé sur tous les appareils (sauf un) alors 2ans 1/2...
quant aux colorants organiques il y a combien de temps qu'on en parle? ils sont tout juste utilisés quasiment confidentiellement car sans garantie de fiabilité à long terme. Ils seront suffisamment stables un jour sans aucun doute. Mais, au final,  combien de temps entre l'annonce et l'industrialisation?

[vianet]

Oui, on a étudié tout ça SCSI: il existe des gens qui imaginent et travailent sur des choses étonnantes en ce moment. Nous verrons ce que la dure loi de la jungle industrielle aura sélectionné dans quelques années.

[Bernard2]

Tssss... Sony met des filtres organiques depuis les D70 —D7D !

http://www.astrosurf.com/~buil/d70/ircut.htm

Heureusement que j'ai retrouvé l'un des deux liens officieux, sinon c'était motus. 

Effectivement les filtres organiques il n'y a rien de mieux (souvenez-vous à l'époque de l'argentique) et ça m'a été encore confirmé récement. Cela dit, toute autre info, même contradictoire sur le sujet, est toujours bonne à prendre. 

en tous cas je ne pense pas en remplacement du bayer. Car fuji avait annoncé la création d'un nouveau type de capteur CMOS "organique" en 2006. là on a les trois couches superposées comme en argentique
http://www.letsgodigital.org/fr/news/articles/story_7337.html

Et la sélectivité (et la performance en transmission) des filtres à colorants n'a rien à voir avec les filtres dichroïques

[vianet]

Donc en substance pour revenir à la question initiale de Lyr, le cmos est plus intéressant que le CCD notamment en haute sensibilité d'un point de vu économique pour un industriel. Les CCDs dont j'ai parlé n'ont effectivement pas pléthore d'applications en photographie et pour cause: ils ne sont pas développés pour ça. toutefois, il y a des principes et des méthodes qui peuvent être transposées même si effectivement, les tensions utilisées sont hors de proportion avec ce qu'on réalise en cmos à l'heure actuelle.
Je pense avoir été plus clair. je ne voulais pas faire de hors sujet, juste montrer que les couts et les processi de fabrication ne sont pas les mêmes. Les industriels de l'électronique sont familiers des cmos, beaucoup moins des CCDs.
D'ailleurs jusqu'à quand les sous-traitants seront-ils essorés au Japon dans ce domaine? Toujours mieux pour toujours moins cher. A force...
 

[eric-p]

en tous cas je ne pense pas en remplacement du bayer. Car fuji avait annoncé la création d'un nouveau type de capteur CMOS "organique" en 2006. là on a les trois couches superposées comme en argentique
http://www.letsgodigital.org/fr/news/articles/story_7337.html

Et la sélectivité (et la performance en transmission) des filtres à colorants n'a rien à voir avec les filtres dichroïques

Merci Bernard2 pour le lien:Je ne pensais que les travaux étaient si avancés.Ma foi,même si le rendement quantique des CMOS organiques est lamentable et qu'il ne fonctionne qu'en B&W,j'en connais pas mal qui s'en contenterait pour l'utiliser dans le cadre d'un capteur MF 6*6,6*7,6*8,etc...
Quand je pense à tous les dos MF 6*8 Fuji (entre autres!)qui prennent la poussière en ce moment même,cela me laisse rêveur!
Avec un peu de chance Bernard2 finira par devenir un adepte des reflex FX!

[vianet]

Plus synthétique sur les BSI avec la comparaison Sony/ Omnivision: parce qu'en matière d'image numérique photographique, Sony est en train de prendre de l'avance dans ce domaine qui est une priorité absolue pour la marque d'après ce que nous en savons. J'ai bien un papier de 2007 qui me parait très intéressant mais le capteur ne travaille pas dans le domaine visible et on va me dire que cela n'a pas d'intérêt. Pourtant, cela a le mérite de donner des idées à certaines personnes a priori...
http://techon.nikkeibp.co.jp/english/NEWS_EN/20080612/153222/

[eric-p]

Mouais,ce n'est pas parce que les autres ne disent rien qu'ils ne font rien!
Ce qui serait intéressant,c'est que Sony dispose de la technologie pour produire des capteurs BSI aux formats APSC et 24*36 avant tout le monde(et à un tarif compatible avec l'industrie des reflex numériques).Problème:Les autres veillent au grain(sauf énorme erreur stratégique!)et je ne suis pas convaincu que Sony prennent une avance durable s'ils parvenaient à sortir un CMOS BSI avant tout le monde.
Reste que pour gagner des parts de marché,séduire les professionnels,Sony n'a pas d'autres choix que d'innover.Pour ma part,j'attends avec impatience le prochain reflex pro que Sony devrait sortir d'ici le mondial de football l'année prochaine et sur lequel Sony reste particulièrement discret.
L'innovation majeure pourrait d'ailleurs porter sur autre chose que le capteur:Le choix de l'AF par exemple!

[vianet]

Certes, le choix des petits capteurs AF tu veux dire parce qu'avec les gros capteurs, il y a moins d'intérêt à utiliser cette méthode. La on est dans le futur Sony Ericsson. La gamme Alpha, c'est une autre paire de manche même si le futur devrait voir débouler des exmor R pas forcément FF. Quand je vois le manque d'enthousiasme en matière d'imagerie photographique en ce moment. Toutefois, il existe plusieurs équipes travaillant sur ces BSI dans l'imagerie photographique effectivement dont certains travaux en attente de publication. Pas vu trop de gens s'interesser aux capteurs logs. Industriellement, Renesas peut plus difficilement produire un BSI qu'un FI car il faut des connaissances pratiques dans ce cas précis.
A chaque fois c'est chez les uns comme chez les autres: trop cher mon fils!
Et la crise est terminée dans les pays asiatiques.

[Bernard2]

de manière générale il est très difficile de décrypter la stratégie des marques au travers des annonces, fuites, réelles ou volontaires.
Celles d'un fabricant de capteurs et en même temps producteur de boitiers comme sony est pire encore. Ils peuvent faire de l'intox en anticipant une sortie éventuelle possible d'une nouvelle techno indirectement, et perturber la stratégie d'autres fabricants concurrents. Ou éviter la fuite de gros clients vers des fournisseurs concurrents.
Les fabricants d'appareils en position minoritaire ont intérêt à donner beaucoup d'infos sur leur programme de sorties futures (quelquefois avec force détails sur les dates estimées) pour essayer d' éviter une fuite de leur clientèle vers les marques dominantes. Les fabricants en position dominante n'ont pas ce besoin et peuvent éviter de déstabiliser leur marché par des annonces prématurées et, le moment venu, créer la surprise de la nouveauté...
Dans ces conditions devant le silence des uns et les prévisions de sortie des autres il est quasiment impossible de se faire une idée réaliste de l'avenir comparé des marques.

[eric-p]

On peut d'ailleurs se demander s'ils le savent eux-mêmes!
En informatique,on a vu tellement d'espoirs déçus(Annonces répétées de la mort du silicium au profit des matériaux III-V,ordinateurs "tout optique",abandon des l'architectures de Von Neumann,etc...)en 30 ans,qu'il est tentant de penser que les ingénieurs ne vont pas renoncer au principe du CMOS avant longtemps!
Il est certain en revanche que le concept évoluera...dans la mesure des progrès technologiques effectifs qui seront réalisés et qui sont par nature imprévisibles.
Je veux croire pour ma part que beaucoup d'efforts seront consacrés à la diminution du coût des capteurs et à la réalisation de capteurs de plus grande surface car les formats actuels constituent un goulot d'étranglement au développement de l'industrie photographique et de l'imagerie THD en général.

[vianet]

le cmos est une architecture  industrielle de production de masse à la LEGO. Il est evident que ce type de capteur existera encore dans pas mal d'années: on va pouvoir jouer avec lui encore un certain temps. Le problème est pluôt de savoir si les CCDs son comdamnés quasiment à disparaitre ou tout du moins à être relégués dans un marché de niche. L'évolution depuis ces dernières années abonde dans ce dernier sens. Cela ne tient pas seulement au fait que le cmos soit moins bruité ou plus bruité ou de ses nombreux avantages techniques par rapport au CCD. surtout en terme de consommation énergétique qui est d'ailleurs en réalité son atout le plus décisif dans le secteur qui nous intéresse ici. Ce dernier atout représente un impératif majeur: augmentation de l'autonomie, diminution des risques de surchauffe et donc de pannes, possibilité d'octroyer plus de ressources au (x) processeur (s) de traitement du signal ou à d'autres systèmes embarqués et enfin, cerise, sur le gateau, d'éviter d'utiliser des moyens lourds pour refroidir le capteur incompatibles avec le caractère portatif léger d'un appareil photo.  En filigrane se joue la miniaturisation à performances égales par rapport au CCD. Par dessus tout, c'est une histoire de commodité industrielle parce que les transistors cmos au silicium sont partout et particulièrement au coeur du numérique et que leurs procédés de fabrication sont bien connus depuis une quarantaine d'années.
Au dela, on bute sur une barrière physique incontournable et que nous attendrons dans la prochaine décennie. Les principaux moyens de la franchir se résument ainsi: la spintronique, l’électronique moléculaire, la nanoélectronique quantique et l’information quantique.
Ceci est un extrait perso, n'hésitez pas à corriger.