El sensor AMOSIS de la Leica M: 24 Mpixels en FF
Los chicos de «Chip Works», esos locos que van por ahí con un microscopio de rayos X y se dedican a divulgar a los cuatro vientos las interioridades de los sensores de nuestras más preciadas maquinitas, siguen con su culebrón sobre los sensores FF de nuestras DSLR’s o asimiladas.
Estos últimos días ya nos desvelaron que los sensores Canon, son Canon, y que los Nikon, son Sony o Renesas.
Pues bien, hoy publican una tercera parte, y en ella desvelan que el sensor CMOS de la Leica M (la primera Leica que puede grabar video) es CMOSIS y que utiliza la más alta tecnología de chips que ahora va por una geometría de 0,11µm, cuando Canon se mantiene en una pleistocénica 0,5µm, Sony en la D800 utiliza 0,18µm y Renesas en la D4 utiliza 0,25µm.
Dice también que semejante avance podría hacer replantearse la estrategia a otras compañías.
Ostras. Aquí confieso mi absoluta ignorancia. No soy ningún especialista en microcircuitos y mucho menos en sensores, y por tanto no se me alcanza (como diría un castizo) la influencia que pueda tener la geometría o dimensiones de la electrónica en la calidad o prestaciones de un sensor.
En mis cortas luces, y puedo estar muy equivocado, pienso esto:
- En el mundo de los procesadores, que hoy es donde está la punta de lanza de la tecnología, la geometría de los microcircuitos tiene influencia en la densidad de componentes a embutir en un chip, en la velocidad de proceso, en la potencia eléctrica consumida y disipada, y en suma en su capacidad global. A dimensiones menores, todo es mejor y hay mayor potencia global con menor consumo y mayor velocidad, sin embargo más compleja y cara es la tecnología constructiva por el gran número de rechazos en las obleas matrices.
- Ahora bien. Los sensores de imagen ya hace mucho tiempo que utilizan una matriz de microlentillas que concentran la luz que incide en el sensor sobre la superficie captadora de cada fototransistor. Si la superficie que ocupan las lentillas es toda la superficie posible, independientemente de lo que «ocupe» la electrónica, no veo que mejora se puede obtener utilizando una geometría más fina.
- Por otra parte, la tecnología o filosofía (no se como llamarla) BSI (retroiluminada), hace precisamente que la primera capa del chip sea utilizada totalmente como área captadora, con sus sensores y microlentillas, y toda la electrónica se construya digamos que por detrás, en otra capa.
- Por todo lo anterior, salvo el posible aumento en la velocidad de proceso, y la mayor densidad de componentes, lo que permitiría embutir más electrónica en el mismo espacio, no veo la ventaja de ir a una geometría tan delicada como la de 0,11 µm. Tener en cuenta que la geometría, nada, o muy poco, tiene que ver con la resolución del sensor.
Seguramente todo viene de mi desconocimiento sobre microelectrónica.
Si algunos de mis lectores sabe más del asunto me gustaría mucho que en nombre de la comunidad y del mío propio arrojara un poquito de luz sobre este tema.
¿ Por qué es mejor un sensor de 0,11 µm que uno de 0,25 µm o de 0,5 µm ?
Entre tanto, quedaos con la copla de que el sensor AMOSIS de la Leica M es el que ha sido construido con la tecnología más moderna posible.
Info en «Fotoactualidad»
Los tres capítulos del «Culebron de los sensores FF» de «Chip Works»
A mi se me ocurre que con arquitecturas más eficientes en los chips/circuitos, se reduce el ruido digital de las imágenes, ya que este está provocado por la saturación y deterioro de la señal.
Pero es una suposición mía, que no tengo ni idea tampoco.
Ciertamente Gus. Supongo que si el recorrido físico de la señal analógica es más corto, se ensuciará menos con ruido, pero no se si las distancias de las que estamos hablando tendrán influencia en eso.
Al ser todos los elementos mas pequeños necesitan de menos energía para activarse y lo hace en menos tiempo, el chip consume menos, los espacios entre los elementos también es mayor.
Menor energía activación => mas velocidad.
Menor consumo => menos calor.
Diferencias de potencial menores y mayor separación entre elementos => menor posibilidad de que la señal de un circuito interfiera en el vecino.
La superficie sensible pude ser mayor, y estar mejor perfilada, hay menos circuitos que estorban el paso de la luz, necesita menos fotones para activarse.
Dispones de mayor precisión para fabricar cualquier componente. Una «isoladora» que fabrica elementos de 0,11 µm pude fabricarlos a 0,25 perfectos.
Respecto a las micro lentes, esta claro que supuso una gran mejora. Pero los fotones tiene que ir atravesando distintas capas de material y con cada una se reflectan y cambian de dirección. Así que cuanto mayor sea la superficie sensible y menor la distancia con la microlente, mas fotones llegaran al destino.
Todo lo que cuentas de la parte electrónica es verdad ¿ pero va a influir en la calidad «óptica» del chip ?. Quizás en tema ruido, algo, pero en lo demás, pienso que muy poco.
Lo de los fotones si que es cierto, pero con la tecnología de «retroiluminación» pienso que en principio no debería haber ninguna capa intermedia entre el fotodetector y la microlentilla ¿ no ? Lo que no se es si ya todos los sensores grandes de todos los fabricantes son BSI (retroiluminados). Creo que no. Sony creo que Si. Canon creo que no, y Samsung, Aptina, Renesas y demás no lo se.
Por ahora nadie a conseguido fabricar un sensor grande retroilumindado. Pero casi todas las mejoras intentan reducir la distancia entre la microlente y zona sensible y que haya el menor numero de elementos que puedan entorpecer el paso de fotones.
Nikon D4:
Distancia sensor-microlente 9,6 µm.
Cambios de capa: 9
http://www.chipworks.com/blog/technologyblog/files/2012/10/Figure_2b.jpg
Canon X-1D:
Distancia sensor-microlente 7,8 µm.
Cambios de capa: 8
http://www.chipworks.com/blog/technologyblog/files/2012/10/dlsr-2-fig1b.jpg
Nikon D800:
Distancia sensor-microlente 7,0 µm.
Cambios de capa: 9
http://www.chipworks.com/blog/technologyblog/files/2012/10/Figure_1b.jpg
Piensa que desde el punto de vista de un foton esos cambios de capa tiene la rugosidad de los Pirineos.
Esquema y foto comparando sensor Back-iluminated y Front-iluminated:
http://www.i-micronews.com/upload/Micronews/images/Sony_Omnivision_BSI_CMOS_image_sensors.jpg
Todos están en la carrera por fabricar un sensor retroiluminado de gran tamaño, y el que lo logre ganara una gran ventaja.
Os dejo algunas imagenes que me llamaron la atención.
Solucion de Panasonic
http://img.xatakafoto.com/2010/04/new-sensor.jpg
Sensor Sony con filtros RGBW
http://www.i-micronews.com/upload/Micronews/images/Sony%20BSI%20baskside%20illuminated%20sensor%203.jpg
Y un rumor de que Microsoft a solicitado 10 patentes para sensores BSI.
http://image-sensors-world.blogspot.com.es/2009/10/intertech-pira-image-sensors-2009.html
Información muy interesante. Gracias Nicolas.