为了给细胞来张“高清全景”照成像芯片器件集体“瘦身”
发布时间:2021-09-06  来源:科技工作者站 刘华  作者:  发布人:朱少龙  阅读次数:  A A+

2009年至今,团队将像素尺寸从1微米降低到500纳米,将像素规模从100万增加到4亿,研制出了世界上单芯片像素规模最大、空间分辨率最高的可见光成像芯片。

对于投影显微成像来说,分辨率直接受限于成像芯片的像素尺寸,视野则受限于成像芯片的像素规模。在科技部国家重点研发计划“纳米科技”重点专项的支持下,2009年至今,该团队将像素尺寸从1微米降低到500纳米,将像素规模从100万增加到4亿,研制出了世界上单芯片像素规模最大、空间分辨率最高的可见光成像芯片。

而支撑芯片技术的核心,是原始创新技术——垂直电荷转移成像器件(VPS)。科研团队像搭乐高积木一样,将图像传感器中原本需要5个器件才能完成的单元像素功能,在垂直方向上集成为一个统一的器件。“五合一”的像素结构,大大节省了器件空间,这使得在“寸土寸金”的芯片中,可以集成更多“瘦身”的器件。得益于这一结构的设计,VPS器件并不会像主流的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器一样因为像素缩小而导致成像质量急剧下降。

近期,该团队在芯片的基础上,还研制了全视野高分辨率数字芯片显微成像系统,用于临床医学检验和病理分析。

突破重重困难,团队先后进行了4次突破性创新。马浩文介绍,他们用了1年完成概念验证,2010年设计出100万像素规模、1微米的芯片,实现了亚微米尺寸像素,达到国际领先水平;2012年解决了器件大规模集成的问题,研制出2500万像素、950纳米尺寸的芯片;2015年将像素规模提高到1.4亿,实现了近场和远场成像;2018年,像素规模达到4亿,像素尺寸只有500纳米。这是世界上像素尺寸最小、像素规模最大、空间分辨率最高的可见光成像芯片。

如今,图像传感芯片已经广泛应用于体外诊断行业,与光学透镜、机械扫描装置等结合,提升了光学检测的数字化程度。

摘自《科技日报》2021年9月1日第五版

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