Imec:将高精度传感器推向市场

IMEC为摄像机和显示器开发传感器，并涉足光和声波技术，例如用于医疗应用。然而，这家位于比利时鲁汶的研究机构从不自己将技术推向市场。它要么寻找工业合作伙伴，要么在条件成熟时，IMEC会成立一家衍生公司。要了解IMEC如何将实验室中的想法转化为工厂中的产品，并找到将其推向市场的方法，一个很好的切入点就是关注其在摄像机图像传感器方面的研究方法。

“我们制造的图像传感器是世界各地令人惊叹的相机的核心，”IMEC未来CMOS设备副总裁兼高级研究员Paul Heremans表示。“我们的研究始于材料选择和传感器的新概念，并贯穿IMEC试点生产线的开发、工程和低量生产整个过程。”

一个很好的例子是由Pharsighted LLC开发并由Photron销售的Pharsighted E9-100S超高速摄像机。这款摄像机得益于IMEC开发和制造的高速图像传感器，可以达到每秒326,000帧（全帧：640 x 480像素），并在较小的帧尺寸（640 x 32像素）下达到每秒2,720,000帧。

另一个例子是美国Thermo Fisher公司销售的冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）中使用的电子成像器。该仪器可以产生DNA链和其他复杂分子的原子分辨率图像。这些图像有助于药物发现过程，使研究人员能够了解他们需要靶向的分子的结构。

Thermo Fisher使用由IMEC开发并集成到公司Falcon直接电子检测成像器中的直接电子检测成像器，每个成像器由4K x 4K像素组成。为了获得最终的灵敏度，像素非常大。因此，芯片也非常大（5.7 x 5.7厘米），一个200毫米的晶圆上只能容纳四个芯片。

第三个例子是高光谱成像器，它使用非常特殊的滤镜来检测比红色、绿色和蓝色（RGB）更多的颜色。高光谱成像器可以捕获数十个或数百个光谱带。IMEC通过在每个像素上实现处理滤镜来实现这一性能水平。

“我们几乎可以在任何商用成像器上做到这一点，并将其转变为高光谱相机，”Heremans说。“我们的技术被众多客户用于各种应用，从监控到基于卫星的地球观测，从医疗到农业等。”

初创公司Spectricity为了将其在高光谱成像器方面的一些研究成果推向市场，IMEC成立了一家名为Spectricity的初创公司。“整个想法是将多光谱成像或光谱学领域引入手机或其他大批量产品中，”Spectricity的首席执行官Glenn Vandevoorde表示。“我们的成像器能够看到人眼看不到的东西。传统相机只是处理RGB数据，而我们则拍摄完整的光谱图像，其中每个像素包含16个不同的颜色点，包括近红外光。这样，您就可以检测到看起来相似但实际上截然不同的不同材料。或者，您可以在智能手机上进行颜色校正。有时，由于环境光的不同，人们的外观会有很大差异。我们可以检测到照射的光是哪种类型——并据此调整颜色。”

手机的首个用例是自动白平衡。当用手机拍照时，有时颜色与实际情况相差很大，因为相机没有准确的白色点，即构成图像中白色的一组值。这些值在不同条件下会发生变化，这意味着它们需要经常校准。然后，所有其他颜色都根据白色点参考进行调整。

▲Spectricity 的光谱图像传感器技术扩展了 RGB 彩色图像传感器的范式。使用晶圆级大批量制造技术，像素上不再使用红色、绿色和蓝色滤光片，而是沉积了许多不同的光谱滤光片。（来源：Spectricity）

传统的智能手机摄像头无法准确确定环境光，因此无法找到可作为可行参考的白色点。但多光谱成像器可以获得环境光的全光谱信息，并应用先进的人工智能算法来检测白色点，从而实现准确的自动白平衡和真实的颜色校正。

▲虽然智能手机的色彩准确性取决于照明，但 Spectricity 的 MSI 摄像头显示一致的色彩，不受照明影响。 （来源： Spectricity ）

Spectricity表示，其传感器正在接受全球前八大智能手机制造商中七家的评估，以集成到手机中。“到今年年底，您将看到几家智能手机供应商推出内置多光谱成像器的首批手机，”Vandevoorde表示。

虽然智能手机是大量生产的最终目标，但它们也极具成本竞争力，因此在智能手机中引入新功能需要很长时间。Spectricity不仅瞄准其他智能手机应用，还瞄准网络摄像头、安全摄像头和汽车内部摄像头等应用。其中一类用例利用了多光谱图像检测健康状况的能力。

“例如，您可以准确监测一个人每天的肤色变化，”Vandevoorde说。“我们可以监测皮肤中的血液流动，监测皮肤中的水分，检测黑色素瘤等。这些以及其他许多事情都可以通过这些多光谱成像器来检测。”

自2018年成立以来，Spectricity已筹集了2800万欧元的资金，而这家初创公司在其投资者之一X-Fab拥有自己的大规模生产线。“我们的机器和工艺已经安装在那里，”Vandevoorde说。“现在正在进行资格认证——到今年年底，我们将准备好开始大规模生产，并向客户大批量发货。”

IMEC如何找到正确的趋势进行定位Spectricity是IMEC发现需求并开发技术以满足这一需求的一个很好例子。当然，光谱学并不是新事物。它已经存在了几十年，研究人员在实验室中用它来检测不同的材料和气体。新的是IMEC将光谱学集成到CMOS技术上，并开发了生产流程，以仅几美元的价格大量生产它。研究人员在这个想法上工作了大约10年——一旦它在IMEC的试点生产线上运行，该研究所就成立了Spectricity，以将其投入大规模生产并围绕其开发应用。

“我们嗅探不同的趋势，”IMEC基于波的传感器和执行器科学主任兼小组组长Xavier Rottenberg说。“我们与业界的许多参与者保持联系，以接触大量问题。基于此，我们产生了直觉。但直觉是危险的，因为它可能只是因为你饿了。然而，有了受过教育的直觉，有时你的直觉是正确的。”

一旦IMEC在实验室中开发出某个想法，它就会将该技术带到其试点生产线来开发演示器。“我们进行概念验证，以查看设备的性能，”Rottenberg说。“然后，我们在生态系统中建立联系，形成合作伙伴关系，将平台提升到可以在工业制造厂中大规模生产的水平。”

在某些情况下，一个想法对于合作伙伴来说过于遥远，无法从中获得短期利润。这时，IMEC就会像Spectricity一样成立一家分拆公司。

文章参考：https://www.eetimes.eu/imec-getting-high-precision-sensors-to-market/