索尼（Sony）宣布将发布两款用于工业设备的新型短波红外（SWIR）图像传感器：IMX990和IMX991。该新型传感器能捕获在可见光和不可见光光谱中的图像，采用业界最小的5μm像素，尺寸紧凑。
新产品采用了索尼独创的SenSWIR技术，在铟镓砷（InGaAs）化合层上形成光电二极管，并通过铜-铜（Cu-Cu）连接硅（Si）层的读出电路。
SWIR图像传感器能够感应到人眼看不见的波长，支持不同应用领域的相机和测试设备开发，有助于工业设备的多样化发展。
SWIR图像传感器：IMX990
左图左侧：陶瓷LGA封装；左图右侧：内置热电装置的陶瓷PGA封装。右图：索尼SenSWIR技术Logo
使用传统的凸块（bump）连接，将接收光源的光电二极管InGaAs层与输出电路的Si层进行键合时，必须确保一定的凸块间距，要实现比现有CMOS图像传感器更小的像素尺寸几乎不可能，因此实现传感器微型化困难重重。然而，采用Cu-Cu连接，使得索尼新产品拥有更小的像素间距，即业界最小的5μm像素。从而在保持SXGA（IMX990）、VGA（IMX991）分辨率的同时减小相机尺寸变成可能，且有助于提高测试精度。
左图：凸块连接；右图：Cu-Cu连接
索尼独创的SWIR图像传感器技术让顶层磷化铟（InP）层能吸收四倍的可见光，厚度更薄，因此可以将光传输到InGaAs层之下，即使在可见光范围内量子效率也非常高。这种设计可以在0.4μm~1.7μm较宽的波长范围内成像，从而实现单个摄像头代替传统的多摄像头，同时完成可见光和短波红外光的捕获。
SWIR图像传感器技术的波长（X轴）和量子效率（Y轴）关系示意图
成像样品1
切换光源可以同时获取苹果的表面信息和果肉信息
（左图：可见光图像；右图：SWIR图像）
成像样品2
利用短波长红外光吸收率的差异进行材料分类
（左图：可见光图像；右图：SWIR图像）
传统SWIR图像传感器通常具有模拟信号输出功能，但新产品支持数字输出，可提供与当前工业CMOS图像传感器相同的性能。虽然模拟输出传感器需要相机的数字转换电路或其他功能，但是新产品自带此功能，从而减少了相机开发的步骤，并使多功能相机的开发更加容易。
预计2020年6月样品发货
价格：80万日元（不含税）
“IMX991”
1/4型（对角线4.1mm）约34万有效像素SWIR图像传感器
内置热电冷却元件的陶瓷PGA封装
预计2020年7月样品发货
价格：50万日元（不含税）
陶瓷LGA封装
预计2020年6月样品发货
价格：40万日元（不含税）
本产品采用化合物半导体InGaAs（砷化铟镓）层构成光电二极管，通过与构成读出电路的Si（硅）层进行Cu-Cu（铜-铜）连接，实现了宽带高性能其特点是采用了独特的SWIR图像传感器技术“SenSWIR”，实现了高灵敏度。
结果是一种小型 SWIR 图像传感器，能够捕获从可见光到短波长红外（波长：0.4 μm 至 1.7 μm）（即非可见光）的广泛波长的图像。
该公司声称，以前需要两台相机（一台用于可见光，一台用于短波红外）的检查过程可以用一台相机完成，从而节省系统并降低成本。
两种SWIR（短波长红外）图像传感器的商业化，具有业界最小*1 5μm像素，可以捕获工业设备从可见光到不可见光波段的图像
通过紧凑、宽带成像，为工业设备的多样化发展做出贡献
索尼公司
索尼半导体解决方案公司
*1： 在 SWIR 图像传感器中使用 InGaAs（砷化铟镓）。根据索尼的研究。（截至2020年5月12日公关公告时）
索尼开发了用于工业设备的SWIR图像，该图像采用业界最小的*1 5μm像素，实现了从可见光到非可见光短波红外（SWIR）的成像。我们将商业化两种类型的传感器。
本产品具有由化合物半导体InGaAs（砷化铟镓）层制成的光电二极管，以及与形成读出电路的Si（硅）层的Cu-Cu（铜-铜）连接*2，以实现宽带・使用专有的SWIR实现高灵敏度的图像传感器技术“SensSWIR” *3 。因此，我们创造了一种小型 SWIR 图像传感器，可以无缝捕获从可见光到短波长红外光（即非可见光）的宽带（波长：0.4 μm 至 1.7 μm）图像。
通过采用该产品，利用人眼无法感知的波长的光，可以开发出可用于各种用途的相机和检查设备，为工业设备的多样化发展做出贡献。
*2： 一种在堆叠像素芯片（顶部）和逻辑芯片（底部）时通过连接 Cu（铜）焊盘来创建电连续性的技术。与利用像素区域外围的通孔电极连接上下芯片的TSV（硅通孔）相比，它具有更大的设计自由度、提高的生产率、更小的尺寸和更高的性能。
*3： 形成光接收部分的光电二极管的InGaAs（砷化铟镓）层和形成读出电路的Si（硅）层通过Cu-Cu连接，并且表面上的InP（磷化铟）层变薄。可以传输可见光。
1/2型（对角线8.2mm）134万有效像素SWIR图像传感器“IMX990”
陶瓷 PGA 封装，内置热电冷却元件 样品上市时间：2020年7月 90万日元
陶瓷LGA封装 样品上市时间2020年6月 80万日元
1/4型（对角线4.1mm）约34万有效像素SWIR图像传感器“IMX991”
陶瓷 PGA 封装，内置热电冷却元件 样品上市时间2020年7月 50万日元
陶瓷LGA封装 样品上市时间2020年6月 40万日元
近年来，为了解决工业设备行业面临的问题，例如节省劳动力和防止数据外流，对能够捕获短波长红外波段（即不可见光）图像的图像传感器的需求不断增加。有缺陷的产品。然而，传统的SWIR图像传感器由于制造工艺问题，难以小型化或增加像素数，以及可见光波段和模拟输出的灵敏度较低，难以增加功能，这些因素都阻碍了其发展。相机的普及及其用途的扩展。
该产品利用索尼迄今为止培育的Cu-Cu连接堆叠技术，以及其专有的SWIR图像传感器技术，通过小型化、更小的传感器尺寸和可见光波段实现更高的图像质量成为可能。宽波段高灵敏度，可对可见光和非可见光波段进行成像。此外，通过支持数字输出，我们已经实现了与工业设备当前 CMOS 图像传感器相当的功能。
今后，我们将在材料分选、异物检查、半导体检查等各种产业用途中广泛推广该产品，为提高生产效率做出贡献。
主要特点
以业界最小的5μm像素实现像素的大量化和小型化
当将形成光接收部分中的光电二极管的InGaAs（砷化铟镓）层和形成读出电路的Si（硅）层接合时，传统的凸块连接确保了凸块间距，因此当前的工业设备与CMOS图像传感器相比市场上，像素无法做得更小，难以小型化。该产品采用Cu-Cu连接来减小像素间距，实现了业界最小的5μm像素尺寸。这使得可以在保持SXGA（IMX990）/VGA（IMX991）分辨率的同时缩小相机尺寸，从而有助于提高检查精度。
宽带成像可达可见光
利用专有的SWIR图像传感器技术，将吸收可见光的表面InP（磷化铟）层*4做得更薄，使光线能够穿过底层的InGaAs（砷化铟镓）层，即使在可见带。这使得捕获 0.4 μm 至 1.7 μm 的宽范围波长的图像成为可能，从而可以使用单个相机而不是单独的相机来进行可见光和 SWIR。从而可以降低系统成本、减轻图像处理负荷、提高速度，从而极大地扩大检测范围。
※四： 用作 InGaAs（砷化铟镓）层基础的基板。
通过数字输出实现高性能
传统的 SWIR 图像传感器通常具有模拟输出，而该产品支持数字输出，实现与工业设备中当前 CMOS 图像传感器相同的功能。使用模拟输出传感器时，需要在相机侧单独实现工业设备的数字转换电路和功能，但本产品配备了这些，减少了相机开发所需的工时并实现了多功能性.相机开发变得更加容易。
主要规格
型号名称： IMX990 / IMX991
有效像素数：1296（水平）x 1032（垂直）约134万像素 / 656（水平）x 520（垂直）约 340,000 像素
图片大小： 对角线8.2mm（1/2型） / 对角线4.1mm（1/4型）
晶胞尺寸： 5μm(水平)×5μm(垂直) / 5μm(水平)×5μm(垂直)
帧率：
所有像素 8位：130fps / 8 位： 250 帧 /秒
10位：120fps / 10 位：240 帧/秒
12位：70fps / 12 位：130 帧/秒
电源电压：
像素 2.2V、1.2V / 2.2V、1.2V
模拟 3.3V、2.2V / 3.3V、2.2V
数字的 1.2V / 1.2V
界面 1.8V / 1.8V
主要特点：
全局快门 / 全局快门
数字温度计 / 数字温度计
ROI / ROI
输出： SLVS（2/4通道切换） / SLVS（2/4通道切换）
封装：
陶瓷 PGA，内置热电冷却元件 / 陶瓷 PGA，内置热电冷却元件
30.0mm (H) x 30.0mm (V) / 30.0mm (H) x 30.0mm (V)
陶瓷 LGA / 陶瓷 LGA
20.0mm (H) x 16.8mm (V) / 20.0mm (H) x 16.8mm (V)
