业界 | 芯片群侠传:Photobit PB-100

原创 admin  2019-01-04 02:00 

大数据文摘出品

编译:fuma、胡笳

本文系芯片群侠传第五篇,也是最后一篇,阅读前四篇,请点击此处


摄影界有一句俗话说得好——“最好的相机就是你的相机。”现如今,由于CMOS图像传感器以及NASA的功劳,我们有了常用的相机,手机或其他便携式设备。

1992年,Eric Fossum在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)工作,负责NASA一些雄心勃勃的太空探测器的建造和运行。那一年NASA向员工们发出了一个颇为有趣的要求——“更快,更好,更便宜。”作为JPL图像传感器研究的负责人,Fossum负责重新发明NASA太空船上的巨型相机。

与当时的其他设备一样,航天器相机使用电荷耦合器件(CCD)技术。CCD是第一代成功的数字图像传感器,它们使用一系列微小电容器,这些电容器累积的电荷与落在它们上的光的亮度成比例。然后将电荷从CCD上的电容器混频到电容器,直到它们可以通过阵列边缘处的电路转换成电压,然后转换成像素。

在数码摄影市场上,这项成果已经付诸实际。但是除了CCD之外,改组过程还需要大量的能量和相当多的支持芯片。Fossum及其团队发现,如果能够消除在成像阵列中反复转移电荷的需要,那么这两个问题都将解决。

因此诞生了互补金属氧化物半导体(CMOS)有源像素传感器。这是具有像素的“相机芯片”,每个像素都可以进行自己的电荷转换,从而显着减少产生图像所需要的能量和支持电路。此外,CMOS传感器采用与大多数微处理器和存储器芯片相同的材料和技术制造,使其更容易制造并且最具成本效益。

CMOS的确“更快,更好,更便宜”,但是NASA的反响并不乐观。Fossum说:“人们完全投入了CCD阵营,不相信这可以做到,而且不想听到它。”

Fossum参加了一次巡回演出,访问了NASA以外的各家公司,想让他们对这项技术感兴趣,“但是一年的努力无疾而终,我们如果要实现CMOS只能自己来!”

所以在1995年,Fossum、他的当时妻子和JPL同事Sabrina Kemeny共同创办了Photobit公司。当Fossum继续在JPL工作时,Kemeny以产假的原因离开了JPL,并在外运营公司。一年后,Fossum离开JPL,全职加入Photobit。

Eric Fossum 和Sabrina Kemeny在创建Photobit之前,正在选择测试的传感器。

Photobit的第一个产品是1998年的PB-159,第二年,Photobit推出了PB-100,引起了巨大成功。这款芯片用于为突破性的英特尔Easy PC相机(一款网络相机),以及Logitech 后期版本的QuickCam提供动力。

PB-100以它大约100,000像素(352×288)命名,将视频会议带入了主流。它最终导致了整个行业对CMOS的支持。随着投资的增加,CMOS逐渐占据了CCD的市场份额,从而可以将廉价的低功耗相机投入到各种小工具中。

根据市场研究公司IC Insights的说法,如今无处不在的手机和笔记本电脑,以及可穿戴设备和医疗设备,每秒钟就要生产超过120个的新CMOS成像器。每年会产生超过40亿的市场份额,这远远超出了Fossum原来的预期。

“谁会想到自拍或猫视频在人们的生活中会如此重要?”Fossum说。 “每当看见有人在公园里拍照,我心想‘哇,这一切都来自NASA技术,而且是我参与发明的,真是有趣。’”

最令Fossum骄傲的事就是因此带来的社会正义。他说,“许多事件会因为手机摄像头而曝光于社会,比如飞机乘客被乘务员拖走暴打、警察虐待有色人种等等。”

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https://spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/chip-hall-of-fame-photobit-pb100

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