全局快门（GS）CMOS图像传感器（CIS）技术正在改变世界
现在使用的相机几乎都以CMOS图像传感器（CIS）为核心。在大多数情况下，CMOS图像传感器（CIS）使用所谓的卷帘快门（RS）架构来扫描一个场景。使用卷帘快门（RS）扫描场景时，信息通常在传感器外部逐行捕获和处理，从上到下或从下到上按顺序进行。当拍摄移动物体、或摄像机在拍摄固定物体时有移动、或使用闪光灯却与图像扫描并不完全同步时，使用卷帘快门（RS）会发生图像扫描不完全、拍摄高速移动物体产生拖影等现象。
相关事例：
图1：使用卷帘快门(RS)扫描场景，直升机旋翼出现扭曲。
图2：从行驶的汽车上拍摄时，笔直的栅栏看起来是倾斜的。
图3：闪光只打中部分图像，使图像显得部分黑暗。
众所周知，基于卷帘快门（RS）的传感器和照相机的这些局限性，促使世界各地的图像传感器工程师设计了一种更合理有效的结构，在这种结构中，图像是在传感器的所有像素上同时（全局得）捕获的。这种传感器结构被称为全局快门（GS）。全局快门（GS）传感器技术发展的主要驱动力是:
(1) 在工业市场，照相机被用来监视或检查生产线上快速移动的物体的需求不断增长（例如，准确、快速地读取条形码标签）。
(2) 在汽车市场，需要使用全局快门（GS）传感器，以便从移动的汽车上创建更好的图像。用于高速公路收费站的汽车牌照自动登记、停车场、道路实时监控、自动速度登记和罚单等应用中。
(3) 最后也是最大的量驱动——商业应用，如运动相机、无人机相机和边缘设备的人脸识别等应用。当激光闪光在人脸上投射一个点网格，相机需要与投射的图形完全同步。
在一个卷帘快门（RS）相机上，传感器中的每个像素都有一个光电二极管（PD），它既是一个光敏感元件，也是一个用于读出的信息存储元件。像素设计者的任务是最大限度地增加光子到达感光区域的数量，同时读出信号(几乎)直接与存储在光电二极管（PD）中的信息相耦合。全局快门（GS）像素被认为是光电二极管(PD)与读出信号完全解耦的最佳方案。
这通常需要一个额外的元件，称为内存节点（MN），用于每个像素存储相关的信号信息，直到它被读出来。与需要对光非常敏感并将尽可能多的光子转换成电子的光电二极管（PD）不同，为了避免来自两个不同帧的信息之间的“混合”，内存节点（MN）需要尽可能地与入射光隔离。存储的图像是来自前一帧的信息，现在仍然是逐行读取，而新传入的光子应该贡献给当前帧的信号。
直到2006年，电荷耦合器件（CCD）一直是世界上占主导地位的全局快门（GS）传感器技术，而CMOS图像传感器（CIS）则主要是卷帘快门（RS）架构。目前，CMOS图像传感器（CIS）全局快门（GS）被广泛认为是跟踪和监控快速移动场景的最佳解决方案。
在此期间，Tower Semiconductor参与了几个突破性的项目，这些项目增加了基于CMOS图像传感器（CIS）的全局快门（GS）传感器对工业市场的渗透，随之而来的是智能交通系统ITS市场和其他市场的强劲需求。我们将继续推动我们的路线图，为全局快门（GS）传感器技术和世界上最好的全局快门（GS）像素提供解决方案:
第一代：我们的第一代全局快门（GS）像素投入生产时，尺寸相对较大（约5um），噪声约20e,信噪比约60dB。尽管与当时最好的电荷耦合器件（CCD）像素相比，Tower Semiconductor 的全局快门（GS）技术的性能相对较差，但它在市场上取得了巨大的成功，这主要是因为它支持更快的速度和拥有更高的分辨率，而使用电荷耦合器件(CCD)技术很难达到。这开启了工业相机从电荷耦合器件（CCD）向CMOS图像传感器（CIS）技术的转变。
第二代：我们的第二代像素是在与英特尔的第一款RealSense™IR相机合作期间开发的。该技术最初用于商业应用，如手势控制和3D渲染。2014年我们将180nm的外围电路与110nm的像素金属线相结合使得该技术应用于工业应用。这一创新使我们能够提供一个小至3.6um的像素，噪声约为3e，信噪比约为65dB（对于最小的像素）。
第三代：我们的第三代全局快门（GS）是在日本的TPSCo工厂使用110nm铜顶层技术开发的。在这个版本中我们有两个嵌入微镜头,帮助光聚焦于小二极管区域像素,并结合钨合金屏蔽件（类似于最好的CCD中使用的技术），这有助于阻止光线到达内存节点（MN）。这一代像素尺寸缩小到2.7um，进一步减少噪音到2e，信噪比达到70dB。
第四代：我们第四代，也是最新一代的全局快门（GS）技术于今年初公布。它是基于我们300mm的65nm光管技术和改进的钨合金屏蔽件，进一步提高了第三代的性能。该技术使我们得以推出首个性能优异的2.5um 全局快门（GS）像素。目前该技术正处于进一步缩小像素至2.2um的最后开发阶段。
下一代：展望未来，我们已经在开发基于背面照明（BSI）技术的下一代全局快门（GS）像素。这一代将纳入新的创新的工艺集成和器件设计，既能使内存节点（MN）隔离不必要的光又最大限度的使光入射到光电二极管。
综上所述，基于全局快门（GS）技术的传感器在多个市场的应用需求迅速增加，其市场增长速度也快于整个图像传感器市场。我们的现有的像素选择，结合我们的能力，被认为是全球代工领域一流的全局快门（GS）产品，我们积极与市场领导者密切合作，将世界级的产品推向市场，或是你身边的某个影院！
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