最近，意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics，簡稱ST)在一次行業(yè)會(huì)議上展示了一款量子點(diǎn)短波紅外（SWIR）圖像傳感器，該圖像傳感器采用的是全局快門，像素間距為1.62μm。
量子點(diǎn)（quantum dot，簡稱QD）是人造的直徑在2-10nm之間的半導(dǎo)體納米晶體。量子點(diǎn)擁有獨(dú)特的光電特性，其尺寸很小，足以產(chǎn)生量子效應(yīng)，可以通過改變波長或顏色來調(diào)節(jié)能級。通過改變量子點(diǎn)的尺寸，還可以是量子點(diǎn)顆粒吸收或者發(fā)射特定波長的光。
意法半導(dǎo)體展示的這款QD SWIR圖像傳感器在1400nm的波長下，量子效率可以達(dá)到60%，快門效率接近100%（真實(shí)值為99.98%）。值得一提的是，這款圖像傳感器是在300mm晶圓上制造，也就是說，采用的是成熟的工藝制程，因此能夠以較低的成本進(jìn)行規(guī)模化量產(chǎn)。據(jù)意法半導(dǎo)體透露，這款圖像傳感器的成本可以被壓縮到一美元左右，這已經(jīng)接近有些硅基圖像傳感器的成本了。
意法半導(dǎo)體的QF驗(yàn)證晶圓，展示了基本QF光電二極管測試結(jié)構(gòu)（a）、像素矩陣測試芯片（b）和完整圖像傳感器產(chǎn)品（c）
由于在短波紅外的波長范圍內(nèi)，InGaAs材料比硅材料具有更好的光譜響應(yīng)，因此，目前市面上應(yīng)用最多的是采用InGaAs制成的SWIR圖像傳感器。InGaAs銦鎵砷圖像傳感器的最大問題是成本高昂，一顆的成本就可能高達(dá)幾百到幾千美元。量子點(diǎn)技術(shù)的出現(xiàn)，可以很好的解決成本問題。比如，可以對采用膠體碳量子點(diǎn)（CQD）技術(shù)的圖像傳感器進(jìn)行適配，使其對短波紅外光（SWIR）敏感，同時(shí)還能降低成本。
正是因?yàn)榭梢越档统杀荆剂孔狱c(diǎn)（CQD）短波紅外（SWIR）成像技術(shù)在最近幾年的發(fā)展非常迅速。意法半導(dǎo)體的這款圖像傳感器，正是該技術(shù)領(lǐng)域的最新產(chǎn)品。雖然目前市面上提供CQD SWIR圖像傳感器的廠商不止意法半導(dǎo)體一家，比如像Emberion、Imec（比利時(shí)微電子研究中心）和SWIR Vision Systems等，但是，卻只有意法半導(dǎo)體真正實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化量產(chǎn)。正是由于意法半導(dǎo)體的規(guī)模化量產(chǎn)，才使包括消費(fèi)電子在內(nèi)的大批應(yīng)用，有機(jī)會(huì)使用SWIR成像技術(shù)，而且成本還不貴。
意法半導(dǎo)體的SWIR量子薄膜光電二極管在優(yōu)化的層厚下，其量子效率峰值可以超過60%
也就是說，意法半導(dǎo)體使其客戶可以用硅基圖像傳感器的成本，享受SWIR成像技術(shù)，可想而知，這將會(huì)對市場產(chǎn)生多么大的顛覆性。正是由于其成本低廉，相比InGaAs銦鎵砷圖像傳感器市場，CQD SWIR圖像傳感器市場的體量和影響將會(huì)更大。
意法半導(dǎo)體基于硫化鉛的量子點(diǎn)薄膜，是在晶圓階段利用溶液制作，一步一步通過沉淀，融合進(jìn)CMOS工藝之中的。意法半導(dǎo)體CQD SWIR圖像傳感器的最大缺點(diǎn)是，量子效率比不上InGaAs銦鎵砷圖像傳感器，與其他廠商的CQD傳感器相比，在性能上也沒有很大的提升。但意法半導(dǎo)體解決了一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問題，那就是成本問題，這會(huì)增加許多之前不曾有的應(yīng)用領(lǐng)域，對生活方式和工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生變革作用。
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