খবর

CMOS ইমেজ সেন্সরগুলির বিকাশ এবং উন্নত ইমেজিং প্রযুক্তি ব্যবহারের সম্ভাবনা জীবনের মান উন্নত করার প্রতিশ্রুতি দেয়।সমান্তরাল এনালগ-টু-ডিজিটাল কনভার্টার (ADC) এবং ব্যাকসাইড ইলুমিনেটেড (BI) প্রযুক্তির দ্রুত উত্থানের সাথে, CMOS ইমেজ সেন্সরগুলি বর্তমানে ডিজিটাল ক্যামেরার বাজারে আধিপত্য বিস্তার করছে, যখন স্ট্যাক করা CMOS ইমেজ সেন্সরগুলি উন্নত কার্যকারিতা এবং ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা প্রদান করে চলেছে।এই কাগজটি কর্মক্ষমতা উন্নতি ত্বরান্বিত করতে, সেন্সিং ক্ষমতা প্রসারিত করতে, এবং বিভিন্ন স্ট্যাক করা ডিভাইস প্রযুক্তির সাথে প্রান্ত কম্পিউটিং একত্রিত করতে ইমেজ সেন্সর আর্কিটেকচারের বিবর্তনে স্ট্যাক করা ইমেজ সেন্সরগুলির সাম্প্রতিক অর্জনগুলি পর্যালোচনা করে।
ইমেজ সেন্সর বর্তমানে বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়।1969 সালে চার্জ-কাপল্ড ডিভাইস (CCD) আবিষ্কারের পর থেকে, সলিড-স্টেট ইমেজ সেন্সরগুলি বিভিন্ন ভোক্তা বাজারে ছড়িয়ে পড়েছে, যেমন কমপ্যাক্ট ভিডিও ক্যামেরা এবং ডিজিটাল ক্যামেরা।CMOS ইমেজ সেন্সর, যা 2005 সাল থেকে মূলধারার সলিড-স্টেট ইমেজ সেন্সর, এটি CCD-এর জন্য উন্নত প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে তৈরি করে।স্মার্টফোন ছাড়াও, বর্তমানে সবচেয়ে বড় ইমেজ সেন্সর বাজার, নিরাপত্তার জন্য নেটওয়ার্ক ক্যামেরা, ফ্যাক্টরি অটোমেশনের জন্য মেশিন ভিশন এবং সহায়ক ড্রাইভিং এবং স্বায়ত্তশাসিত ড্রাইভিং সিস্টেমের জন্য স্বয়ংচালিত ক্যামেরা অন্তর্ভুক্ত করার জন্য ইমেজ সেন্সরগুলির চাহিদা দ্রুত প্রসারিত হচ্ছে।
CMOS ইমেজ সেন্সর প্রযুক্তির একটি প্রধান টার্নিং পয়েন্ট ছিল ব্যাকসাইড-ইলুমিনেটেড (BI) ইমেজ সেন্সরগুলির সফল বিকাশ, যা চিত্র সেন্সরগুলির স্তুপীকৃত কাঠামোর বিকাশকে সক্ষম করেছিল, যেমন চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে। মূল সামনে-আলোকিত (FI) কাঠামোতে , সেন্সরের পিক্সেলের আকার কমানো কঠিন ছিল কারণ ঘটনা আলোকে ফটোডিওড দ্বারা ধাতব লাইন দ্বারা বেষ্টিত একটি ফাঁক দিয়ে সংগ্রহ করতে হয়েছিল।ব্যাকসাইড ইলুমিনেটেড (BI) স্ট্রাকচারগুলি সংবেদনশীলতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করেছে এবং ধাতব রাউটিংয়ে নমনীয়তার অনুমতি দেয় এবং এটি ওয়েফার বন্ধন এবং অত্যন্ত অভিন্ন ওয়েফার পাতলা করার কৌশলগুলির কারণে ইমেজ সেন্সরগুলির জন্য একটি জনপ্রিয় পণ্য হয়ে উঠেছে।ইমেজ সেন্সরগুলি ধীরে ধীরে স্ট্যাক করা কাঠামোর দিকে বিকাশ করছে, যেখানে লজিক সার্কিটগুলি সরাসরি বেস ওয়েফারে একত্রিত হয়।স্ট্যাকিং প্রক্রিয়াটি পিক্সেল ফটোডিওডের জন্য কাস্টমাইজ করা সেন্সর প্রক্রিয়া থেকে স্বাধীন, আরও উন্নত CMOS প্রক্রিয়াগুলিতে উচ্চ সমান্তরাল-থেকে-ডিজিটাল রূপান্তরকারী (ADCs) এবং সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণ উপাদানগুলির উচ্চ স্তরের একীকরণের অনুমতি দেয়।স্ট্যাক করা ডিভাইস স্ট্রাকচার নাটকীয়ভাবে ইমেজ সেন্সর আর্কিটেকচার পরিবর্তন করতে থাকে।

চিত্র 1. একটি CMOS ইমেজ সেন্সরের গঠন।(a) FI স্ট্রাকচার, (b) BI স্ট্রাকচার, এবং (c) ভায়াসহ স্ট্যাকড স্ট্রাকচার।
এই কাগজটি স্ট্যাক করা ডিভাইসগুলির সাথে ইমেজ সেন্সর আর্কিটেকচারের প্রবণতাগুলি পর্যালোচনা করে যাতে উল্লেখযোগ্যভাবে কর্মক্ষমতা উন্নতি ত্বরান্বিত হয়, সেন্সিং ক্ষমতা প্রসারিত হয় এবং সেন্সর স্তরের সাথে সংযুক্ত প্রান্ত কম্পিউটিং ক্ষমতাগুলিকে একীভূত করে৷দ্বিতীয় বিভাগে স্ট্যাক করা ডিভাইস কনফিগারেশনের জন্য বিভিন্ন সেন্সর আর্কিটেকচার উপস্থাপন করা হয়েছে যা উচ্চ পিক্সেল রেজোলিউশন এবং উচ্চ ফ্রেম রেট ইমেজিং অত্যন্ত সমান্তরাল কলাম-সমান্তরাল ADC-এর মাধ্যমে সক্ষম করে।বিভাগ 3 পিক্সেল-পিচ Cu–Cu সংযোগ ব্যবহার করে বাস্তবায়িত কিছু উন্নত পিক্সেল সার্কিট উপস্থাপন করে যা ব্যবহারিক পিক্সেল রেজোলিউশনে ভাল পিক্সেল পারফরম্যান্সের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।পিক্সেল-পিচ কিউ-কিউ সংযোগগুলি সেন্সর আর্কিটেকচারগুলিকে পিক্সেল-সমান্তরাল ডিজিটাইজেশনের দিকে যেতে সক্ষম করে।বিভাগ IV সেন্সর আর্কিটেকচারে কিছু অগ্রগতি উপস্থাপন করে যা সেন্সিং ক্ষমতা প্রসারিত করে, যেমন স্থানিক গভীরতা, টেম্পোরাল কন্ট্রাস্ট সেন্সিং এবং অদৃশ্য আলো ইমেজিং।সেকশন V ভিশন সেন্সর প্রবর্তন করে যা প্রান্তে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (AI) এক্সিলারেটরকে একীভূত করে।অবশেষে, বিভাগ VI কিছু উপসংহার দেয়।
২.মেগাপিক্সেলের বেশি সিনেমার সাথে রেকর্ডিং
2-মেগাপিক্সেল হাই-ডেফিনিশন (HD) ফরম্যাট থেকে 8-মেগাপিক্সেল 4K ফর্ম্যাটে পিক্সেলের সংখ্যা বৃদ্ধি পেলেও মুভি রেকর্ডিংয়ের জন্য কমপক্ষে 30 বা 60 ফ্রেম প্রতি সেকেন্ড (fps) এর ফ্রেম রেট প্রয়োজন।উপরন্তু, উচ্চ ফ্রেম রেট অপারেশন, যেমন 120, 240 বা 1000 ফ্রেম প্রতি সেকেন্ড (fps), স্লো-মোশন প্লেব্যাক প্রদান করতে পারে।যেহেতু 1997 সালে কলাম-সমান্তরাল ADC আর্কিটেকচার প্রস্তাব করা হয়েছিল, ফ্রেম রেটগুলি সমান্তরাল ADC-এর সংখ্যা বৃদ্ধি করে এবং ADC অপারেশনকে দ্রুততর করে উন্নত করেছে।স্তুপীকৃত কাঠামোগুলি ফ্রেমের হারকে সর্বাধিক করতে সাহায্য করে কারণ সেরা প্রক্রিয়া প্রযুক্তি সেন্সর পিক্সেল এবং পেরিফেরালগুলিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে।কম জংশন লিকেজ সহ ফটোডিওড এবং ট্রানজিস্টর গঠন করতে সেন্সর তৈরির জন্য বেশ কয়েকটি আয়ন ইমপ্লান্টেশন প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়।যাইহোক, লজিক প্রক্রিয়ার জন্য কম রোধ এবং উচ্চ গতির ট্রানজিস্টর প্রয়োজন।পিক্সেলের জন্য, তারের তিন বা চার স্তর সাধারণত যথেষ্ট, তবে লজিক সার্কিটের জন্য তারের প্রায় দশ স্তর প্রয়োজন।ব্যবহৃত স্ট্যাকিং কৌশলটি সেন্সর পিক্সেল এবং লজিক সার্কিট সহ একই চিপে নন-স্ট্যাকড ইমেজ সেন্সরগুলির বিরোধপূর্ণ সীমাবদ্ধতাগুলি দূর করতে পারে।
উঃ ডুয়াল র‍্যাঙ্ক এডিসি আর্কিটেকচার
বর্তমানে, বেশিরভাগ CMOS ইমেজ সেন্সরে পিক্সেলের একটি অ্যারে, হাজার হাজার ADC এবং একটি কলাম-সমান্তরাল কাঠামোতে সংগঠিত লজিক সার্কিট অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।চিত্র 2(a) তে দেখানো হয়েছে, পিক্সেল অ্যারের বাইরে অবস্থিত থ্রু-সিলিকন ভিয়াস (TSVs) একটি অত্যন্ত সমান্তরাল ফ্যাশনে পিক্সেল কলামগুলিকে ADC-এর সাথে সংযুক্ত করে।2013 সালে প্রবর্তিত প্রথম স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সরে, ADC কলামের এনালগ এবং ডিজিটাল অংশগুলি যথাক্রমে উপরের এবং নীচের চিপগুলিতে বিভক্ত করা হয়েছিল, যেমন চিত্র 2(b) এ দেখানো হয়েছে।2015 সালে, একটি ডুয়াল-কলাম ADC আর্কিটেকচার প্রস্তাব করা হয়েছিল এবং 16M পিক্সেলে 120 fps এর একটি ফ্রেম রেট অর্জন করেছিল, যেখানে কলাম ADC সম্পূর্ণ নীচের চিপে সরানো হয়েছিল, যেমন চিত্র 2(c) এ দেখানো হয়েছে।সেন্সর চিপটি শুধুমাত্র NMOS লজিক ব্যবহার করে, ফটোডিওডের জন্য একটি 90nm সেন্সর কাস্টম প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে।লজিক চিপগুলি একটি আদর্শ 65-ন্যানোমিটার CMOS প্রক্রিয়া ব্যবহার করে তৈরি করা হয়।যেহেতু কলাম ADC সেন্সর চিপ থেকে স্বাধীনভাবে প্রয়োগ করা যেতে পারে, তাই ADC অত্যন্ত সংহত করা যেতে পারে।ফ্রেমের হার বাড়ানোর পাশাপাশি, অপ্রয়োজনীয় সমান্তরাল ADC ব্যবহার করা হয় একাধিক এনালগ-টু-ডিজিটাল (AD) রূপান্তর গড় করে শব্দ কমাতে, যেমন চিত্র 3-তে দেখানো হয়েছে। এক পিক্সেলের আউটপুট দুটি ADC-তে একই সাথে বিতরণ করা হয়, এবং ইমেজ ফ্রেম পুনরুত্পাদন করতে ডিজিটাল আউটপুট যোগ করা হয়।দুটি ADC-এর সময় পর্যায়গুলি তাদের কোলাহলপূর্ণ সংকেতের মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক হ্রাস করে শব্দ হ্রাস অর্জনের জন্য কিছুটা আলাদা।

চিত্র 2. একটি স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সর বাস্তবায়ন।(a) ফটোডিওড এবং লজিক সার্কিটের মধ্যে TSV সংযোগ।(b) প্রথম স্ট্যাক করা CMOS ইমেজ সেন্সর।(c) ডুয়াল-র্যাঙ্ক এডিসি আর্কিটেকচার।

চিত্র 3. একটি ডুয়াল-র্যাঙ্ক ADC আর্কিটেকচারের সরলীকৃত ব্লক ডায়াগ্রাম (বাম) এবং উন্নত নয়েজ বৈশিষ্ট্য (ডান)।
B. ডাইনামিক র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি (DRAM) সহ থ্রি-লেয়ার স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সর
পিক্সেল এবং সমান্তরাল ADC-এর সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে ইমেজ সেন্সরগুলি প্রচুর পরিমাণে ডেটা আউটপুট করে।2017 সালে, একটি তিন-স্তরযুক্ত CMOS ইমেজ সেন্সরকে স্লো-মোশন ভিডিও রেকর্ড করার জন্য প্রস্তাব করা হয়েছিল 960 fps, যেমন চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে;তিনটি স্তর থ্রু-সিলিকন ভিয়াস (TSVs) দ্বারা সংযুক্ত থাকে এবং সমান্তরাল ADC থেকে প্রাপ্ত ডেটা ধীর গতির ক্যাপচার অর্জনের জন্য DRAM-এর দ্বিতীয় স্তরে বাফার করা হয়।সুপার স্লো-মোশন রেকর্ডিংয়ের জন্য, সেন্সরটি ফুল HD রেজোলিউশনে 960 fps-এ চলতে পারে যখন ADC থেকে ডিজিটাল ডেটা সাময়িকভাবে DRAM-এ 102-Gbit/s বাসে বাফার করা হয়।সেন্সর যখন 30 fps মুভির শুটিং চলাকালীন দৃশ্যে ব্যবহারকারীর ট্রিগার বা দ্রুত গতি শনাক্ত করে, তখন রিডআউট গতি 960 fps হয়ে যায়।ফুল এইচডি রেজোলিউশনের 63 ফ্রেম পর্যন্ত একবারে DRAM এ সংরক্ষণ করা যেতে পারে এবং পরবর্তী মুভি ক্যাপচারের সময় ডেটা আউটপুট বাফার করা যায়।

চিত্র 4. DRAM সহ থ্রি-লেয়ার স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সর
C. বড় অপটিক্যাল ফরম্যাট চিপ-অন-ওয়েফার প্রযুক্তির জন্য
স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সরগুলি তারিখে প্রবর্তিত একটি ওয়েফার-অন-ওয়েফার (WoW) বন্ধন প্রক্রিয়ায় তৈরি করা হয়েছে৷যাইহোক, যেহেতু সেন্সর এবং লজিক চিপগুলির মাত্রা একই হতে হবে, এই প্রক্রিয়াটি সর্বদা সর্বোত্তম পছন্দ নয়, বিশেষ করে একটি বড় অপটিক্যাল বিন্যাসের জন্য।আরেকটি স্ট্যাকিং পদ্ধতিতে গরু বন্ধন জড়িত, যেমন চিত্র 5 এ দেখানো হয়েছে।যখন অপটিক্যাল ফরম্যাটের মতো একই আকারের একটি লজিক চিপ অত্যন্ত সমান্তরাল ADC এবং ডিজিটাল বিল্ডিং ব্লক দিয়ে সম্পূর্ণভাবে ভরা হয় তখন ওয়াও বন্ধনে এরিয়া দক্ষতা সবচেয়ে ভালো।যাইহোক, যদি লজিক সার্কিট অপটিক্যাল ফরম্যাটের চেয়ে ছোট হয়, তাহলে CoW কনফিগারেশনের সবচেয়ে ভালো এলাকা দক্ষতা থাকে, যখন WoW কনফিগারেশনে খরচের সমস্যা থাকে।

চিত্র 5. বড় অপটিক্যাল ফরম্যাট ইমেজ সেন্সরগুলির জন্য ওয়াও এবং কাউ বন্ধন প্রক্রিয়াগুলির এরিয়া দক্ষতা।
CoW বন্ধন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে একটি স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সর [12] 2016 সালে রিপোর্ট করা হয়েছিল, একটি সুপার-35 মিমি অপটিক্যাল বিন্যাস সহ ব্রডকাস্ট ক্যামেরার জন্য একটি গ্লোবাল শাটার ইমেজ সেন্সর উপলব্ধি করা হয়েছিল।এখানে, দুটি স্লাইসড লজিক চিপ একটি 65-nm CMOS প্রক্রিয়ায় সমান্তরাল ADCs এবং microbumps সহ ডিজাইন করা হয়েছে এবং গ্লোবাল শাটার পিক্সেলের জন্য কাস্টম-ডিজাইন করা একটি বড় সেন্সর চিপে স্ট্যাক করা হয়েছে, যেমন চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে। একটি কাট-আউট লজিক চিপ একটি উচ্চ আকৃতির অনুপাত 40 µm এর পিচ সহ মাইক্রোবাম্পের মাধ্যমে সেন্সরের সাথে সংযুক্ত।তাই, সংযোগের মোট সংখ্যা প্রায় 38,000। সেন্সরটি 8 মেগাপিক্সেলের মাধ্যমে 480 fps-এ সুপার স্লো-মোশন প্লেব্যাকেরও অনুমতি দেয়।

চিত্র 6. গাভী বন্ধন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে স্ট্যাকড CMOS ইমেজ সেন্সর।
চিত্র 7 2021 সালে পূর্ণ-35-মিমি-ফরম্যাট ইমেজ সেন্সরগুলির জন্য 50 মেগাপিক্সেল এবং 250 fps সহ বৃহৎ অপটিক্যাল-ফরম্যাট ইমেজ সেন্সরগুলির জন্য পারফরম্যান্সের প্রবণতা দেখায়। সমান্তরাল ADC-এর সংখ্যা বাড়াতে এবং ক্রমবর্ধমানভাবে স্ট্যাটিক র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি (SRAM) বাড়াতে ফ্রেম বাফার, ওয়াও প্রক্রিয়া উচ্চ কর্মক্ষমতা অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়।অন্যদিকে, CoW প্রক্রিয়াটি বৃহৎ অপটিক্যাল-ফরম্যাট সেন্সরগুলির কার্যক্ষমতার সাথে খরচ দক্ষতার ভারসাম্য বজায় রাখতে ব্যবহৃত হয়।এছাড়াও 2021 সালে চালু করা হয়েছে একটি 3.6-ইঞ্চি ইমেজ সেন্সর যার 127 মিলিয়ন পিক্সেল এবং চারটি লজিক চিপ একটি CoW প্রক্রিয়া ব্যবহার করে স্ট্যাক করা হয়েছে।CoW প্রক্রিয়ার পরবর্তী চ্যালেঞ্জ হল উৎপাদনশীলতা বাড়ানোর জন্য ওয়েফারে চিপ বসানোর থ্রুপুট বাড়ানো।

চিত্র 7. বড় অপটিক্যাল বিন্যাস ইমেজ সেন্সর জন্য কর্মক্ষমতা প্রবণতা.
III.পিক্সেল প্যারালাল আর্কিটেকচার
পূর্ববর্তী বিভাগে, স্ট্যাক করা ডিভাইসগুলি ব্যবহার করে সেন্সর আর্কিটেকচারটি মূলত কলাম-সমান্তরাল ADC ভিত্তিক আর্কিটেকচারের ফ্রেম রেট বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল।এই বিভাগে সূক্ষ্ম-পিচ Cu–Cu সংযোগ ব্যবহার করে পিক্সেল-সমান্তরাল আর্কিটেকচারের উপর ভিত্তি করে কিছু অগ্রগতি উপস্থাপন করা হয়েছে।এখানে, সেন্সর এবং লজিক স্তরগুলির মধ্যে সংযোগগুলি TSVs থেকে হাইব্রিড-বন্ডেড Cu-Cu সংযোগগুলিতে পরিবর্তিত হয়েছে, যেমন চিত্র 8(a) এ দেখানো হয়েছে।একটি TSV কনফিগারেশনে, সিগন্যাল লাইনগুলি পিক্সেল অ্যারের পরিধিতে লজিক স্তরে রাউট করা হয়।বিপরীতে, Cu-Cu সংযোগগুলি সরাসরি পিক্সেলের অধীনে একত্রিত করা যেতে পারে এবং এই সংযোগগুলি সংযোগের সংখ্যা বৃদ্ধি করতে দেয়।Cu-Cu সংযোগের ব্যবধান সম্পর্কিত সর্বশেষ প্রবণতাগুলি চিত্র 8(b) এ দেখানো হয়েছে।ইমেজ সেন্সরগুলির হাইব্রিড বন্ডিং প্রক্রিয়ার জন্য সংযোগের ত্রুটি ছাড়াই লক্ষ লক্ষ Cu-Cu সংযোগের প্রয়োজন হয়, যখন যোগাযোগের ব্যবধান ধীরে ধীরে অনেকগুলি পরিচিতির স্থিতিশীল সংযোগের সাথে হ্রাস পায়;অধিকন্তু, 1-µm Cu-Cu সম্প্রতি হাইব্রিড বন্ড স্পেসিং রিপোর্ট করা হয়েছে।এই সূক্ষ্ম-পিচ সংযোগগুলি পিক্সেল-সমান্তরাল সার্কিট আর্কিটেকচারগুলিকে ব্যবহারিক পিক্সেল মাত্রায় তৈরি করতে সক্ষম করবে।

চিত্র 8. Cu-Cu জংশন স্পেসিং প্রবণতা (a) সরলীকৃত ডিভাইস কাঠামো এবং (b) ক্রস-সেকশন।
উ: স্তুপীকৃত পিক্সেল সার্কিট সম্প্রসারণ
পিক্সেল সার্কিট সম্প্রসারণের মাধ্যমে পিক্সেল কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য সাহিত্যে অনেক কৌশল এবং বাস্তবায়নের প্রস্তাব করা হয়েছে, যেমন পূর্ণ ওয়েল ক্ষমতা (FWC), এবং গ্লোবাল শাটারের মতো অতিরিক্ত ফাংশন বাস্তবায়নের জন্য।চিত্র 9(a) এবং (b) যথাক্রমে একক রূপান্তর লাভ এবং দ্বিগুণ রূপান্তর লাভের জন্য পিক্সেল কনফিগারেশন দেখায়।ছোট ক্যাপাসিটিভ সিএফডিগুলি কম-আওয়াজ রিডআউটের জন্য অপ্টোইলেক্ট্রনিক্স থেকে উচ্চ ভোল্টেজের দোল অনুভব করে, তবে এটি সহজেই প্রচুর পরিমাণে সংকেত ইলেকট্রন দ্বারা পরিপূর্ণ হয়।যাইহোক, দ্বৈত রূপান্তর লাভ সহ পিক্সেলগুলি দুটি রূপান্তর লাভের মধ্যে অনুক্রমিক অপারেশন দ্বারা সুইচ করা হয়, যা CFD-তে কম শব্দ রিডিং এবং CDCG-তে উচ্চ গতিশীল পরিসর (HDR) রিডিং সক্ষম করে;উপরন্তু, অতিরিক্ত ট্রানজিস্টর এবং ক্যাপাসিটর এর ওভারহেড উচ্চ পিক্সেল রেজোলিউশন পিক্সেল আকার হ্রাস করা যেতে পারে যে পরিমাণ সীমিত দ্বারা অর্জন করা হয়.2018 সালে, ডবল রূপান্তর লাভ সহ একটি স্ট্যাকড পিক্সেল সার্কিট এক্সটেনশন প্রস্তাব করা হয়েছিল;পিক্সেল-সমান্তরাল Cu-Cu সংযোগের মাধ্যমে নীচের চিপে অতিরিক্ত সার্কিট প্রয়োগ করা হয়েছিল, যেমন চিত্র 9(c) এ দেখানো হয়েছে।20 এবং 200 µV/e- এর রূপান্তর লাভের মধ্যে স্যুইচ করার মাধ্যমে, একটি 1.5-µm পিক্সেল সফলভাবে 83.8 dB এর গতিশীল পরিসর এবং 0.8 e-rms কম শব্দের সাথে প্রদর্শিত হয়েছে।চিত্র 10-এ দেখানো হয়েছে, পিক্সেল-স্তরের স্ট্যাকড সার্কিট কনফিগারেশনটি ভোল্টেজ-ডোমেন গ্লোবাল শাটার ফাংশন এবং ডবল রূপান্তর লাভ সহ পিক্সেল-এ প্রয়োগ করা হয়েছে।2019 একটি 2.2 µm গ্লোবাল শাটার পিক্সেল প্রদর্শন করেছে যার শাটার দক্ষতা 100 dB-এর বেশি।দ্বৈত রূপান্তর লাভ এবং ভোল্টেজ-ডোমেন গ্লোবাল শাটার সহ অত্যাধুনিক পিক্সেলগুলি পিক্সেল-স্তরের স্ট্যাকিং সার্কিট স্কেলিং ছাড়াই যথাক্রমে 0.8 µm এবং 2.3 µm পিক্সেল আকার অর্জন করে;যাইহোক, স্তুপীকৃত পিক্সেল কনফিগারেশনগুলি এখনও ছোট পিক্সেলের জন্য পিক্সেল কর্মক্ষমতা উন্নত করবে বলে আশা করা হচ্ছে।

চিত্র 9. পিক্সেল সার্কিট কনফিগারেশন (a) একক রূপান্তর লাভ সহ, (b) দ্বিগুণ রূপান্তর লাভ সহ, এবং (c) সমান্তরাল Cu-Cu সংযোগ সহ ডবল রূপান্তর লাভ এবং স্ট্যাকড পিক্সেল।

চিত্র 10. পিক্সেল-সমান্তরাল Cu-Cu সংযোগের মাধ্যমে একটি স্ট্যাকড ভোল্টেজ-ডোমেন গ্লোবাল শাটারের পিক্সেল সার্কিট কনফিগারেশন।
B. পিক্সেল সমান্তরাল ADC
যেহেতু পিক্সেল-সমান্তরাল ডিজিটাইজেশনের ধারণাটি 2001 সালে প্রস্তাবিত হয়েছিল, পিক্সেল-সমান্তরাল Cu-Cu-সংযুক্ত স্ট্যাকড ইমেজ সেন্সরগুলি হাইব্রিড বন্ধন প্রক্রিয়াগুলির সাথেও প্রস্তাবিত হয়েছে।জটিল সার্কিটগুলির মধ্যে-পিক্সেল এলাকার ওভারহেডগুলি অবশ্যই পিক্সেল রেজোলিউশনকে সীমাবদ্ধ করে, তবে 2017 সালে একটি অ্যারে-সমান্তরাল ADC আর্কিটেকচার সহ একটি 4.1-মেগাপিক্সেল স্ট্যাক করা ইমেজ সেন্সর প্রস্তাব করা হয়েছিল, 2018 সালে একটি 1.46-মেগাপিক্সেল সমান্তরাল ADC-এর স্ট্যাকেন্স ইমেজ দ্বারা অনুসরণ করা হয়েছিল।পিক্সেল-সমান্তরাল ADC আর্কিটেকচার হাইব্রিড বন্ধন প্রক্রিয়ার সূক্ষ্ম পিচ Cu-Cu সংযোগের কারণে Mpixel রেজোলিউশন অর্জন করেছে।চিত্র 11-এ দেখানো হয়েছে, পিক্সেল-সমান্তরাল এবং ঐতিহ্যবাহী কলাম-সমান্তরাল আর্কিটেকচারে একক-ঢাল ADC ব্যবহার করা হয়, কিন্তু উৎস অনুসরণকারী সার্কিট ছাড়াই।ইন-পিক্সেল ট্রানজিস্টর অ্যামপ্লিফায়ারগুলি তুলনাকারীদের মধ্যে সরাসরি একত্রিত হয়, প্রতিটি পিক্সেলকে দুটি Cu-Cu সংযোগের মাধ্যমে নীচের চিপের সাথে সংযুক্ত করে।কাউন্টারের এলাকা সীমাবদ্ধতার কারণে, ধূসর কোডটি ইন-পিক্সেল ল্যাচগুলিতে বরাদ্দ করা হয়েছে এবং পিক্সেল অ্যারের অধীনে ADC ব্যবহার করে ডিজিটাল রিডআউট পাইপলাইনগুলি প্রয়োগ করা হয়েছে।

চিত্র 11. পিক্সেল-সমান্তরাল ADC-এর সার্কিট কনফিগারেশন।
চিত্র 12(a) একটি পিক্সেল-সমান্তরাল ADC আর্কিটেকচার সহ একটি প্রোটোটাইপ চিপ দেখায়;যদিও প্রতিটি ADC শুধুমাত্র 6.9 µm এর একটি পিক্সেল পিচ দিয়ে বাস্তবায়িত হয়, যেখানে তুলনাকারীর শান্ত স্রোত 7.74 nA-তে সীমাবদ্ধ, কার্যকর ব্যান্ডউইথ নিয়ন্ত্রণের কারণে গোলমালের তলটি 8.77 e−rms-এ চাপা পড়ে।সমস্ত পিক্সেল-সমান্তরাল ADC এক সাথে একটি গ্লোবাল শাটার হিসাবে কাজ করে;সুতরাং, চিত্র 12(c) তে দেখানো হয়েছে, চিত্র 12(b) তে দেখানো কোন রোলিং শাটারের ফোকাল প্লেন বিকৃতি প্রোটোটাইপ ব্যবহার করে ধারণ করা ছবিতে দেখা যায় না।পিক্সেল-সমান্তরাল ADC আর্কিটেকচারগুলি বিকাশ করা অব্যাহত রয়েছে।2020 সালে সবচেয়ে সাম্প্রতিক কাজটি 4.6 µm এর একটি পিক্সেল পিচ, 127-dB এর একটি গতিশীল পরিসর এবং 4.2e−rms এর একটি শব্দ এবং 4.95 μm এর একটি কাজ এবং 2.6e−rms একটি শব্দ দেখায়।

চিত্র 12. একটি পিক্সেল-সমান্তরাল ADC এর অন-চিপ বাস্তবায়ন।(a) চিপের মাইক্রোগ্রাফ।(খ) রোলিং শাটার অপারেশন ব্যবহার করে ধারণ করা ছবি এবং (গ) গ্লোবাল শাটার অপারেশন ব্যবহার করে।
C. পিক্সেল সমান্তরাল ফোটন কাউন্টার
ফোটন গণনা ইমেজিং, যা কোয়ান্টাম ইমেজিং নামেও পরিচিত, শব্দ-মুক্ত রিডআউট এবং উচ্চ গতিশীল পরিসর ইমেজিং (HDR) সহ চিত্র ক্যাপচার সক্ষম করার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল কৌশল।একক-ফোটন অ্যাভাল্যাঞ্চ ডায়োড (SPADs) ব্যবহার করে ফোটন-গণনা ইমেজ সেন্সরগুলি স্ট্যাকিং কৌশলগুলির মাধ্যমে পিক্সেল-সমান্তরাল ডিজিটাইজেশনের অন্যতম চ্যালেঞ্জ।তুষারপাতের কারেন্ট একটি একক ফটোইলেক্ট্রন দ্বারা ট্রিগার হয় এবং এনালগ ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিটরি থেকে কোনো শব্দ না থাকলে, ইভেন্টটিকে ডিজিটালভাবে ফোটন গণনা হিসাবে দেখা যেতে পারে।এই প্রতিটি SPAD জন্য জটিল সার্কিট বাস্তবায়ন প্রয়োজন;যেখানে পিক্সেল সংযোগ সহ স্তুপীকৃত ডিভাইস কাঠামোতে উচ্চ সমন্বিত ফোটন গণনা ইমেজিংয়ের সম্ভাবনা রয়েছে।
124 dB এর গতিশীল পরিসর সহ একটি SPAD ফোটন-গণনা ইমেজ সেন্সর এবং একটি সাবফ্রেম এক্সট্রাপোলেটিং আর্কিটেকচার ব্যবহার করে 2021 সালে রিপোর্ট করা হয়েছিল। একটি ব্যাকসাইড-আলোকিত (BI) একক-ফোটন অ্যাভাল্যাঞ্চ ডায়োড (SPAD) পিক্সেল অ্যারে নীচের চিপে স্ট্যাক করা হয়েছে, এবং রিডআউট সার্কিট্রি পিক্সেল-সমান্তরাল Cu-Cu এর মাধ্যমে সংযুক্ত, যেমন চিত্র 13(a) এ দেখানো হয়েছে।চিত্র 13(b) হল একটি পিক্সেল ইউনিটের একটি পরিকল্পিত চিত্র।প্রতিটি পিক্সেলে একটি 9-বি ডিজিটাল রিপল কাউন্টার (CN) থাকে যা ঘটনা ফোটনের সংখ্যা গণনা করে।SPAD অ্যাক্টিভেশন নিয়ন্ত্রণ করতে এবং টাইমিং কোড (TC) ল্যাচ করতে কাউন্টার থেকে ওভারফ্লো ক্যারি (OF) quench সার্কিটে ফিরিয়ে দেওয়া হয়।একটি 14-b টাইমিং কোড (TC) তারপর সমস্ত পিক্সেলে বরাদ্দ করা হয় এবং যখন OF পতাকা পরিবর্তন হয় তখন কাউন্টারটিকে ওভাররাইড করে, যেমনটি চিত্র 14-এর টাইমিং ডায়াগ্রামে দেখানো হয়েছে। ফোটনের 9-বি গণনা পড়ুন বা 14-বি টিসি ল্যাচ করা হয়েছে এবং কাউন্টার ওভারফ্লো ছাড়াই কম আলোর পরিস্থিতিতে সঠিকভাবে সমস্ত ফোটন গণনা পান।যাইহোক, যখন কাউন্টারটি উজ্জ্বল আলোর অবস্থায় উপচে পড়ে, তখন উপচে পড়া পিক্সেল সময় রেকর্ড করে এবং এক্সপোজার জুড়ে ঘটনা ফোটনের প্রকৃত সংখ্যা এক্সট্রাপোলেট করে।

চিত্র 13. ফোটন গণনা ইমেজ সেন্সর.(a) চিপ কনফিগারেশন।(b) সরলীকৃত পিক্সেল সার্কিট ডায়াগ্রাম।

চিত্র 14. ফোটন গণনা এবং সাবফ্রেম এক্সট্রাপোলেশনের জন্য টাইমিং ডায়াগ্রাম।
চিত্র 15(a) এ দেখানো হয়েছে, 124 dB-এর একটি গতিশীল পরিসর সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত (SNR) এর কোনো অবনতি ছাড়াই প্রদর্শিত হয়েছে।উজ্জ্বল আলোর পরিস্থিতিতে কাউন্টার ওভারফ্লো করার পরে SNR বর্ধিত গতিশীল পরিসরে 40 dB তে থাকে, যেহেতু সত্য ফোটন গণনা ক্রিয়াকলাপ 10 240 ফোটন, বা 9 বিট × 20 সাবফ্রেম পর্যন্ত গণনা করতে পারে।চিত্র 15(b) 250 fps এ ধারণ করা একটি HDR চিত্র দেখায়;গ্লোবাল শাটার এবং 20-সাবফ্রেম এইচডিআর অপারেশনের কারণে, 225 আরপিএম ঘূর্ণায়মান ফ্যানের সাথেও কোনও গতির শিল্পকর্ম দেখা যায়নি।20-সাবফ্রেম এক্সট্রাপোলেশন কার্যকরভাবে মোশন আর্টিফ্যাক্টগুলিকে দমন করে, যেমন চিত্র 15(c) এ দেখানো হয়েছে।SPAD-এর জন্য প্রায় 20 V এর উচ্চ পক্ষপাত ভোল্টেজ এবং কম সরবরাহ ভোল্টেজে ডিটেক্টরগুলির পিক্সেল-সমান্তরাল ট্রিগারিং প্রয়োজন।বিভিন্ন সরবরাহ ভোল্টেজের মধ্যে ডিভাইস বিচ্ছিন্নতার কারণে ছোট পিচ সহ SPAD পিক্সেলগুলি অর্জন করা প্রায়শই কঠিন।যাইহোক, স্ট্যাক করা ডিভাইসের কাঠামো কার্যকরভাবে SPAD এবং CMOS লজিক স্তরগুলিকে আলাদা করে, যার ফলে SPAD এবং বর্ধিত কার্যকারিতা সহ ছোট পিক্সেল কনফিগারেশনের বিকাশকে ত্বরান্বিত করে।

চিত্র 15. ফোটন গণনার পরিমাপের ফলাফল।(a) গতিশীল পরিসীমা এবং সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত।(b) ক্যাপচার করা HDR ছবি।(c) মোশন আর্টিফ্যাক্ট দমন সহ ক্যাপচার করা চিত্র।
IVসেন্সিং ক্ষমতা সম্প্রসারণ
পূর্বে চালু করা ডাইনামিক রেঞ্জ এবং গ্লোবাল শাটার ক্ষমতা ছাড়াও, স্ট্যাকড ডিভাইস প্রযুক্তি শুধুমাত্র সেন্সর আর্কিটেকচারের ইমেজ কোয়ালিটি বাড়ায় না, বরং স্থানিক গভীরতা, টেম্পোরাল কন্ট্রাস্ট সেন্সিং এবং অদৃশ্য আলো ইমেজিং এর মতো সেন্সিং ক্ষমতাও বাড়ায়।
উঃ স্থানিক গভীরতা
সেকশন III-C-তে যেমন বর্ণনা করা হয়েছে, Cu-Cu হাইব্রিড বন্ডিং সহ স্তুপীকৃত ডিভাইসের কাঠামো বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহারিক SPAD প্রযুক্তির জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল পদ্ধতি এবং SPAD পিক্সেল পিচকে 10 µm-এর কম করে।ফোটন সনাক্তকরণ দক্ষতা (PDE) উন্নত করতে এবং ছোট পিক্সেল পিচ সহ অপটিক্যাল ক্রসস্টাল কমাতে, 2020 সালে সম্পূর্ণ ট্রেঞ্চ আইসোলেশন (FTI) এবং Cu-Cu বন্ধন সহ একটি BI SPAD পিক্সেল অ্যারে রিপোর্ট করা হয়েছিল। চিত্র 16-এ দেখানো হয়েছে, BI স্ট্যাকড SPAD-এ গঠন, SPAD পিক্সেল অ্যারে ঘটনা আলোর জন্য সম্পূর্ণরূপে উন্মুক্ত, এবং সমস্ত পিক্সেল ট্রানজিস্টর নীচের চিপে প্রয়োগ করা হয়।মেটাল বরইড এফটিআই সংলগ্ন পিক্সেল দিয়ে ক্রসস্টালকে দমন করতে সাহায্য করে।10-µm পিচ SPAD পিক্সেলে একটি 7-µm-পুরু সিলিকন স্তর রয়েছে যা কাছাকাছি-ইনফ্রারেড (NIR) স্পেকট্রোস্কোপি পরিমাপের সংবেদনশীলতা উন্নত করে এবং যথাক্রমে 850 nm এবং 940 nm-এ 31.4% এবং 14.2% এর বেশি উচ্চ PDE অর্জন করে।

চিত্র 16. SPAD ডিভাইসের গঠন।(a) FI SPAD।(b) BI-স্ট্যাকড SPAD।
2021 সালে, একটি 189 × 600 SPAD ডাইরেক্ট টাইম-অফ-ফ্লাইট (ToF) সেন্সর একটি BI-স্ট্যাকড SPAD ব্যবহার করে স্বয়ংচালিত LiDAR সিস্টেমের জন্য রিপোর্ট করা হয়েছে।সমস্ত পিক্সেল ফ্রন্ট-এন্ড সার্কিট SPAD অ্যারের অধীনে অন্তর্নিহিত চিপে প্রয়োগ করা হয়, যেমন চিত্র 17-এ দেখানো হয়েছে। একটি LiDAR সিস্টেমে, যখন একটি প্রতিফলিত লেজার পালস পাওয়া যায়, তখন SPAD একটি ট্রিগার পালস তৈরি করে যার একটি ডেড টাইম 6 এনএস এবং এটিকে টাইম-টু-ডিজিটাল কনভার্টারে (TDC) প্রেরণ করে।উপরের এবং নীচের চিপগুলি যথাক্রমে 10টি তামার স্তর সহ 90-nm SPAD এবং 40-nm CMOS প্রক্রিয়া ব্যবহার করে।স্তুপীকৃত কাঠামোর কারণে, সেন্সরে একটি কাকতালীয় সনাক্তকরণ সার্কিট, টিডিসি এবং ডিজিটাল সিগন্যাল প্রসেসর (ডিএসপি) গভীরতা অনুধাবনের জন্য বিল্ডিং ব্লক হিসাবে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।সরাসরি ToF সেন্সরটি 200 মিটার পর্যন্ত বর্ধিত পরিসরে 30 সেমি দূরত্বের নির্ভুলতা প্রদর্শন করে, এটি 117k লাক্সে সূর্যের আলোতে 95% প্রতিফলিত বস্তু সনাক্ত করতে সক্ষম করে।

চিত্র 17. ডাইরেক্ট ToF ডেপথ সেন্সর সহ BI স্ট্যাকড SPAD।
BI স্ট্যাকড SPAD কাঠামো উন্নত বৈশিষ্ট্য সহ SPAD-ভিত্তিক ইমেজিং এবং গভীরতা সংবেদনের ক্ষেত্রে একটি অগ্রগতি।BI স্ট্যাক কাঠামো কোয়ান্টাম দক্ষতা উন্নত করে এবং প্রচলিত পিক্সেলের তুলনায় SPAD এবং সার্কিটগুলিকে সর্বোত্তম সিলিকন স্তরগুলিতে আলাদা করে যা সার্কিটগুলিকে প্রতিটি SPAD এর পাশে রাখে।অতএব, স্তুপীকৃত বাস্তবায়ন SPAD সেন্সরগুলির প্রথাগত সীমাবদ্ধতাগুলিকে অতিক্রম করে এবং বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।
B. সময়ের বৈপরীত্য সেন্সিং
ইভেন্ট-ভিত্তিক ভিশন সেন্সর (EVS) আপেক্ষিক আলোর পরিবর্তনের সাময়িক বিবর্তন ট্র্যাক করতে এবং পরম তীব্রতার ফ্রেমহীন পিক্সেল-স্তরের পরিমাপের জন্য স্যাম্পলিং পয়েন্টগুলিকে সংজ্ঞায়িত করতে প্রিসেট আপেক্ষিক থ্রেশহোল্ডের উপরে একক-পিক্সেল টেম্পোরাল কনট্রাস্ট সনাক্ত করে।যেহেতু EVS প্রথম 2006 সালে রিপোর্ট করা হয়েছিল, EVS ব্যবহার করে অনেক অ্যাপ্লিকেশন প্রস্তাব করা হয়েছে, যেমন রেকর্ড করা ডেটার সাময়িক নির্ভুলতার কারণে উচ্চ-গতি এবং কম-পাওয়ার মেশিনের দৃষ্টি, অস্থায়ী অপ্রয়োজনীয়তার অন্তর্নিহিত দমন যার ফলে পোস্ট-প্রসেসিং খরচ কমে যায় এবং একটি দৃশ্যকল্পের বিস্তৃত পরিসর।ডিআর অপারেশন।যদিও BI স্ট্রাকচারের মাধ্যমে 2019 সালে পিক্সেলের আকার 9 µm পিচে কমিয়ে আনা হয়েছিল, বিস্তৃত পিক্সেল-স্তরের অ্যানালগ সংকেত প্রক্রিয়াকরণের কারণে EVS বড় পিক্সেল আকার এবং প্রায়শই ছোট রেজোলিউশনে ভোগে।অতএব, পিক্সেল-স্কেল Cu-Cu সংযোগ সহ স্ট্যাকড ডিভাইস কাঠামোতে অগ্রগতি থেকে EVS বিশেষত উপকৃত হয়।
1280 × 720 4.86-µm পিক্সেল পিচ BI-স্ট্যাকড EVS 2020 সালে রিপোর্ট করা হয়েছিল। চিত্র 18 কনট্রাস্ট ডিটেকশন (CD) ফাংশনের পিক্সেল ব্লক ডায়াগ্রাম এবং ইন-পিক্সেল অ্যাসিঙ্ক্রোনাস রিডআউট ব্লক ইন্টারফেস এবং স্টেট এর একটি পরিকল্পিত চিত্র দেখায়।ফটোকারেন্টকে ভোল্টেজ সিগন্যালে রূপান্তরিত করা হয়, Vlog, এবং বৈসাদৃশ্য পরিবর্তন একটি লেভেল-ক্রসিং তুলনাকারী ব্যবহার করে সনাক্ত করা অ্যাসিঙ্ক্রোনাস ডেল্টা মডুলেশন (ADM) দ্বারা প্রাপ্ত হয়।চিত্র 19(a) এ BI-স্ট্যাক করা EVS 1-µs সারি-স্তরের টাইমস্ট্যাম্প, সর্বাধিক ইভেন্ট রেট 1.066 বিলিয়ন ইভেন্ট প্রতি সেকেন্ডে (eps), এবং 35 nW/pixel এর একটি ডেটা ফর্ম্যাটিং পাইপলাইন এবং 137 pJ/ইভেন্টের জন্য উচ্চ গতির, কম শক্তি মেশিন দৃষ্টি অ্যাপ্লিকেশন.চিত্র 19(b) কিছু উদাহরণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সেন্সর অপারেশন দেখায়।1 লাক্সের কাছাকাছি ট্র্যাফিক দৃশ্যের রেকর্ডিং কম-আলোর বৈপরীত্য সংবেদনশীলতা প্রদর্শন করে।লো-লেটেন্সি পিক্সেল এবং হাই-স্পিড রিডআউট ক্রিয়াকলাপ থেকে উচ্চ অস্থায়ী নির্ভুলতা সেন্সরকে 3D গভীরতা সেন্সিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সময়-এনকোড করা কাঠামোগত আলোর নিদর্শনগুলিকে ডিকোড করার অনুমতি দেয়।চিত্র 20 EVS-এ পিক্সেল পিচের প্রবণতা দেখায়।স্তুপীকৃত ডিভাইস প্রযুক্তির কারণে, মেগাপিক্সেলের ব্যবহারিক ব্যবহারের ক্ষেত্রে EVS-এর পিক্সেল আকার এখন 5 µm পিচের নিচে।

চিত্র 18. ইভিএস-এর পিক্সেল ব্লক ডায়াগ্রাম

চিত্র 19. BI-স্ট্যাকড EVS এবং এর প্রয়োগের উদাহরণ।(a) চিপের মাইক্রোগ্রাফ।(b) আবেদনের উদাহরণ।

C. অদৃশ্য আলো ইমেজিং
স্ট্যাকড ডিভাইস প্রযুক্তি হাইব্রিড ইন্টিগ্রেশনে অ-সিলিকন ফটোডিটেক্টর ব্যবহার করে অদৃশ্য আলো ইমেজিংয়ের সুবিধা দেয়।হাইব্রিড ইন্টিগ্রেশন সহ নন-সিলিকন ফটোডিটেক্টরের উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে InGaAs ফটোডিটেক্টর, জি-অন-সি ফটোডিটেক্টর এবং জৈব ফটোকন্ডাক্টিভ ফিল্ম।এই বিভাগে, Cu-Cu হাইব্রিড বন্ধন ব্যবহার করে InGaAs সেন্সরগুলির সাম্প্রতিক ফলাফলগুলি সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে৷
শিল্প, বৈজ্ঞানিক, চিকিৎসা এবং নিরাপত্তা অ্যাপ্লিকেশনের জন্য শর্ট-ওয়েভ ইনফ্রারেড (SWIR) পরিসরে (অর্থাৎ 1000 থেকে 2000 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্য) ইমেজিংয়ের চাহিদা বাড়ছে।InGaAs ডিভাইসগুলি SWIR সেন্সরগুলিতে ব্যবহার করা হয়েছে কারণ SWIR পরিসরে তাদের শোষণের বৈশিষ্ট্যগুলি সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইস দ্বারা আবৃত করা যায় না।প্রচলিত InGaAs সেন্সরে, ফটোডিওড অ্যারে (PDA) এর প্রতিটি পিক্সেল বাম্প ব্যবহার করে একটি ফ্লিপ-চিপ হাইব্রিডের মাধ্যমে একটি রিডআউট ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের (ROIC) সাথে সংযুক্ত থাকে।বাম্পের সীমিত মাপযোগ্যতার কারণে এই কাঠামোটি সাধারণত সূক্ষ্ম-পিচ পিক্সেল অ্যারে তৈরিকে জটিল করে তোলে।2019 সালে, একটি InGaAs ইমেজ সেন্সর চালু করা হয়েছিল যাতে PDA-এর প্রতিটি 5-µm পিক্সেল Cu-Cu বন্ধন ব্যবহার করে ROIC-এর সাথে সংযুক্ত ছিল।InGaAs/InP হেটেরোস্ট্রাকচারগুলি 4-এর কম ব্য