Gekrümmte CMOS-Bildsensoren von SILINA im Industriemaßstab

In der Natur findet sich in den meisten Sichtsystemen eine gekrümmte Retina, z. B. beim menschliche Auge. Eine gekrümmte Retina ermöglicht den Einsatz einer einzigen kristallinen Linse, die ein weites Sichtfeld für herausragende Bildqualität bietet und die Augen somit sehr kompakt macht. Leider verwenden alle elektronischen Bildsysteme flache Bildsensoren, für deren Linse ein komplexes Fertigungsverfahren mit zahlreichen kostenaufwändigen optischen Elementen erforderlich ist. Dadurch werden die optische Leistung und die Fähigkeiten der Kamera gemindert und gleichzeitig erhöht sich das Budget für die Massenproduktion sowie die Gesamtkosten für Kameras und optische Systeme.

Die Technologie für gekrümmte Sensoren stellt die nächste große Innovation in der Imaging-Branche dar. Sie revolutioniert das Design von Sichtsystemen. Sie überwindet Hardware-Grenzen, für die es keine Software-Lösung gibt, und ermöglicht eine komplett neue Kamerageneration. Sie bietet erhebliche Verbesserungen für unsere vier Schlüsselkriterien: höhere Bildqualität und besseres Detektionsvermögen, reduzierte Kosten und Massenproduktion.

Ein innovativer Prozess für die Skalierung
Wilfried JAHN, CTO und Mitbegründer von SILINA, hat ein Krümmungsverfahren entwickelt und optimiert, das die Skalierung ermöglicht und volumenstarke Märkte erreichen soll. Jahn erläutert: „Unsere Innovation soll die technologischen Grenzen der Skalierbarkeit überwinden. Früher war diese Technologie auf Nischenmärkte begrenzt, da die verschiedenen Lösungen nur manuelle Einzelchip-Fertigungsprozesse erlaubten. So war in den vergangenen 20 Jahren nur eine Fertigungsmenge von einigen Dutzend Einheiten möglich. Wir haben unsere professionelle Erfahrung in unterschiedlichen Bereichen zusammengetragen und konnten so ein einzigartiges Verfahren für die gleichzeitige Krümmung von mehrern Hundert Chips entwickeln. Die Tatsache, dass sämtliche Parameter gesteuert werden können, macht das Verfahren zuverlässig und wiederholbar. Dies senkt die Produktionskosten erheblich. Einen Monat nach der Gründung von SILINA haben wir bereits 275 Einheiten von 1-Zoll-CMOS-Bildsensoren gleichzeitig gekrümmt – eine Weltpremiere.

Das Krümmungsverfahren von SILINA ist immer dasselbe, unabhängig von Format und Technologie, insbesondere für CMOS und CCD. Es kann auf vorderseitig beleuchtete (FSI, Front-Side Illuminated) und rückseitig beleuchtete (BSI, Back-Side Illuminated) Sensoren angewendet werden sowie auf verschiedene spektrale Bandbreiten, von ultravioletter über sichtbare bis hin zu Infrarot-Strahlung. Dieser Vorgang ermöglicht sowohl eine geringvolumige Fertigung mit der Krümmung eines einzelnen oder weniger Sensoren als auch die Massenproduktion. Zudem sind verschiedene Designs möglich: kugelförmig, asphärisch, Freiformen oder auf Anfrage kundenangepasste Formen.

Der Fertigungsprozess wurde auch dafür entwickelt, dieselbe ursprüngliche Verpackung für klassische Flachsensoren beizubehalten, d. h. die mechanische Architektur und die elektronische Platine bleiben unverändert. Das erleichtert die Integration dieser Technologie in vorhandene Produktionslinien.

Ein duales Geschäftsmodell
Michael BAILLY, CEO und Mitbegründer von SILINA, erläutert das Angebot des Startup-Unternehmens im Detail: „Wir bieten unsere Services Designern und Herstellern von optischen Systemen sowie Kameraintegratoren und Sensorherstellern an, um sie bei der Verbesserung der Leistung ihres Imaging-Systems zu unterstützen und gleichzeitig ihre Produktionskosten zu senken. Unser Angebot umfasst zwei Lösungsvorschläge: Die Unterstützung beim optischen Systemdesign für das Integrieren der Technologie für gekrümmte Sensoren in die spezifischen Kundenanwendungen sowie einen On-demand-Service für die Krümmung von Bildsensoren. SILINA entwirft und fertigt zwar nicht seine eigenen Sensoren, übernimmt jedoch die Krümmung vorhandener Flachsensoren. Schließlich planen wir auch noch, volumenstarke Märkte über die IP-Lizensierung anzusprechen.“

Die Technologie von SILINA bietet Imaging-Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Fotografie, Automobil, Smartphone usw. entscheidende Vorteile.

Jedes Marktsegment und jede Anwendung zieht daraus einen eigenen wichtigen Mehrwert: hohe Bildqualität für Smartphones, niedriges Budget für die Massenproduktion in Luft- und Raumfahrt sowie bei Drohnen, bessere Detektionsfähigkeit im Bereich Automobil. Michael BAILLY fährt fort: „Diese Bedürfnisse treiben unsere technologischen Entwicklungen in verschiedenen komplementären Aspekten voran, wie Produktionsertrag, Formgenauigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Umgebungsbedingungen. Am Ende stellt jede technologische Entwicklung für eine bestimmte Anwendung auch einen Vorteil für die anderen Anwendungsbereiche dar.“
Zusammenfassend meint BAILLY: „Die Europäische Kommission hat Mikroelektronik- und Fotonikprojekte als wichtige Vorhaben von gemeinsamem europäischem Interesse definiert. Die Technologie für gekrümmte Bildsensoren gehört ebenfalls dazu. Sie bietet einen wahren Vermögenswert für europäische Unternehmen und SILINA stellt sie im großen Maßstab bereit.“