熊本技术中心:打造一片高质量CMOS的故事
《广电采购指南》2012年7月刊:F65注定要成为本次索尼之旅的明星。在熊本技术中心的超净车间窗外,我们的眼睛象一支笨拙的笔,渴望画出一片F65所用CMOS传感器那些复杂的制作过程。
索尼熊本技术中心总裁讲解
用纯度达99.999999999%,超纯的多晶硅原材料,切割成300毫米直径的硅晶片,用于传感器的制造。拍照都不许,现场当然绝对不能进,里面的作业者象化学部队一般的全身披挂甲胄在身,处于严格的封闭环境中,居然有些如朱自清描写的那种气氛,“在那种空阔阴暗的氛围中,你觉得伟丽,也觉得森严。”
呼吸一下都恐怕给纯洁的空间带来PM2.5。里面超净度是1000,它的纯度是0.1微米的灰尘在一个立方尺里面低于一个,这是它的纯度要求。而头发大概是70、80微米的直径,0.1微米的要求可以想象纯度的标准,那是相当的高。
超净车间要求超净的空气,处理也相当的步骤繁杂,这里有专门的管道,要4次通过过滤器,然后又有两次空气循环,而每一次又有60%的空气弃之不用,另外放40%新空气进行补充。整个生产楼层车间都是自动化配置,两楼之间有超净的通道相通和自动的运输设备。
工作人员的任务主要是进行材料补充、操作机器以及检测等。
于是,这片F65专用CMOS传感器的前身,将在这个无尘超净的车间里与身边的机器人呆上三个月,走完从硅晶片裁切、研磨、成型、测试、封装至组装等9道工序、并不厌其烦的循环几百遍的复杂流程。
生产制造和实现最高性能的高质量元器件,就是熊本技术中心的任务。其中三点印象深刻:参观过程中可以看到,从硅晶片的生产到测试、组装,一切处于自动化进行状态,包括高精度的测试系统、产量提高系统操控下的全自动、高产量的自动生产线。其软件系统为自主研发,对生产速度、产量管理进行精确分析,以达到保质保量的要求;一号楼和二号楼为生产车间,分别生产CCD和CMOS传感器,可以根据订单的情况,对产品种类进行数量调整和时间安排,这就是设备共享;对于生产过程,通过各种信息管理快速准确的掌握和分析统计数据,以及客户快速反馈和信息共享,对每一批次生产产品都有追踪档案管理和信息管理,以此做到了产品高合格率和低返修率。
于是,一块F65专用传感器历练数月后,将顺利走进湖西生产基地。
当然,这只是F65专用CMOS的旅程,其他各种数码相机、手机、微单、专业摄像机用的CMOS、CCD传感器,在2011年有37.3%、占全球传感器市场的1/3强都历经类似修炼,然后或从这里漂洋过海或远嫁他乡,全因索尼是当之无愧的龙头老大,其营收在整个传感器市场上保持着遥遥领先的地位。
由于数码影像的大众化普及,CCD、CMOS不再陌生,但龙头老大的最新进展却鲜有人知晓。CCD与CMOS的性能对照,目前还是各有千秋,在动态范围、灵敏度、还有固定图像噪波等指标上,CCD强于CMOS;但是作为行业领先者的索尼,拥有一些独特的技术,已经能够使现在的CMOS在这几个指标上达到CCD的标准,实际上,索尼已经研发出或者即将研发出超过CCD性能的CMOS。
这是值得行业人士加以关注的。索尼在CMOS研发里面的新技术,涉及到高灵敏度和低噪波,并且同时实现了高速的信号处理。索尼对自己的CMOS进行了商标注册,叫做EXMOR,其在设计和制造方面具有别人尚不具备的特点:其一为高画质,得益于索尼逾30年的CCD研发和生产的技术积淀;其二为高速读取和低噪波,1秒钟可以实现超过300幅的画面,其中索尼有一个叫纵向ADC的技术,可以进行模数转换。这是索尼的CMOS区别于或者超过其他公司生产的CMOS的重点所在。
从索尼技术人员的现场演示看,通常意义上的CMOS的与索尼装载有模数转换的CMOS比较,索尼的CMOS在每一列像素上都有AD转换器,所以可在每一列为单位的区间内实现模数转换,同时还有双重的模拟降噪处理器,当增益值在+30dB的时候,可以看到两者噪波相差约10倍,直观的感觉就是索尼的图像非常清晰。
是大自然的恩赐让我们拥有一个清晰的世界,是高科技使我们还原并升华着这个清晰的世界,感觉真好,可以象顾城一样“我想画下风,画下一架比一架更高大的山岭,画下来东方民族的渴望,画下大海,无边无际愉快的声音”。参观结束了,日方人员礼貌的目送着,车子渐渐远去,但其身后的口号“追求梦想,挑战成功”却仍然异常清晰着。
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