Por Stephen Shankland // Traducción por Paz Echaurren
Artículo publicado originalmente en news.cnet.com
Londres – Un nuevo tipo de sensor de imagen volteado está comenzando a entregarles a los fotógrafos una visión mejorada del mundo. El nuevo sensor utiliza una tecnología llamada backside illumination (iluminación posterior), y los fabricantes de chips, incluyendo Sony y Samsung, lideran la avanzada para incorporarla a una variedad de cámaras. Y aunque hoy se trata de una función premium, se expande rápidamente dentro del mercado.
“Es más agresivo de lo que esperamos incluso hace dos años” dice Jerome Baron analista de Yole Developpement en una conversación en la Conferencia Europea de Sensores de Imagen la semana pasada en Londres.
Los sensores de imagen son de propósito específico, chips sensibles a la luz construidos con tecnología complicada. Pero los backside illumination, o BSI, son bastante fáciles de comprender: voltean el sensor para que la luz que está detectando no sea parcialmente bloqueada por un montón de circuitos electrónicos. Lo que solía ser la parte trasera del sensor ahora se encuentra enfrentando directamente hacia la luz.
Mejor sensibilidad
La ventaja, ilustrada entre otros lugares en la cámara del IPhone 4, es una mayor sensibilidad a la luz. Esto abre nuevas alternativas a los fabricantes de cámaras.
Una opción es ofrecer más pixeles sin disminuir el rendimiento de cada uno de ellos, permitiendo fotografías con más detalles. Otra opción es una mejor calidad de imagen con el mismo número de pixeles, algo que resulta útil cuando se toman fotografías o videos con luz tenue en interiores.
De cualquier manera, es una alternativa atractiva. Aunque los BSI añaden nuevos costos y desafíos de manufactura, los fotógrafos suelen pagar extra por una mejor imagen-ya sea para obtener un rendimiento similar a una compacta desde la cámara de un celular, o para mejorar las tomas con una SLR de gama alta en condiciones pobres de luz.
Por lo tanto, las previsiones de mercado de Yole se vuelven cada vez más optimistas.
En 2011, los sensores BSI deberían representar el 20% de los ingresos de $5.6 billones de la industria de sensores de imagen, mercado dominado por los sensores CMOS (complementary metal oxide semiconductor), y este porcentaje debería crecer rápidamente según las estadísticas de Yole. Para el 2015 debería corresponder al 70% del mercado de $8.2 billones del negocio de sensores de imagen CMOS.
“Sin embargo hay más” dice Avi Strum, gerente general de la unidad de negocio de especialidades de TowerJazz, diseñador del sensor de imagen.
El método BSI también permite mejorar el rango dinámico (la capacidad de capturar detalles tanto en zonas de sombra como en aquellas bien iluminadas), la velocidad de fotogramas de vídeo, la rapidez de transferencia de información desde el chip, y lo que se conoce como respuesta angular. Esto se refiere a que los pixeles que se encuentran en los bordes del sensor de imagen – donde la luz por lo general incide en un ángulo – pueden conseguir un rendimiento cercano a los pixeles del centro del sensor, donde la luz por lo general incide perpendicularmente.
La mayoría de los sensores actuales utiliza el sistema de iluminación frontal, donde transistores y cables necesarios para la transmisión de la información del sensor de imagen se encuentran en la superficie del chip, enfrentando el lado externo de la cámara. Mucho del trabajo reciente con sensores de imagen se ha enfocado en reducir el número de transistores permitiendo que varios pixeles compartan la misma electrónica. Esto mejora el factor “relleno”, es decir, el porcentaje útil de cada pixel para reunir luz.
Sin embargo, con el sistema de iluminación trasera el porcentaje de “relleno” puede alcanzar hasta el 100%.
“Si tienes un alto porcentaje de relleno, es posible alcanzar mayores sensibilidades o mayores resoluciones” dice Baron “es una revolución fundamental”.
No obstante existe un gran desafío de producción para los BSI. Se deben unir distintos materiales y se deben situar capas con gran precisión.
Sony en el frente de la tecnología BSI
Sony está superando al resto de sus competidores, en parte gracias a la adopción temprana de la tecnología de iluminación posterior en su línea Exmor R de sensores BSI. Baron afirma que “Samsung va en el mismo camino” y añade que otras marcas están siguiendo su ejemplo. Canon, empresa pionera en el uso de sensores CMOS, “sigue siendo relevante pero está buscando socios para sus futuros sensores”.
Los sensores Sony son usado no solo en sus cámaras fotográficas y cámaras de video, sino también en SLRs Nikon y Pentax. La compañía no teme elevar expectativas sobre la tecnología de iluminación posterior y otras que planea utilizar en sus sensores.
“El sensor de imagen CMOS se encontrará más allá del ojo humano en el futuro” proclama Tsutomu Haruta, gerente senior del Sony’s Semiconductor Business Group.
Actualmente Sony sólo ofrece sensores BSI en videocámaras, pero se encuentra expandiendo la tecnología a dispositivos móviles también, afirma Haruta. Él mismo exhibió dos diminutos nuevos sensores , un chip tipo 1/2.8 de 16MP con pixeles que miden 1.12 micrones, y un chip tipo 1/3.2 de 8 MP con pixeles de 1,4 micrones (un chip tipo 1/2.8 mide aproximadamente 6,2×4,6mm y uno tipo 1/3.2 es incluso más pequeño midiendo 4,5×3,4mm).
Los BSI son útiles principalmente en sensores más pequeños donde los pixeles son chicos y las motas de ruido son un gran problema. Pero cuando se les pregunta si Sony planea extender la tecnología al equipo de punta como las cámaras SLR y cámaras de video profesionales, Haruta indica que se trata de una posibilidad. “En el futuro hay otras áreas a las que nos dirigiremos” expresa.
Yole espera que los sensores BSI se masifiquen a las cámaras de alta y baja gama.
Desafíos a largo plazo.
Los sensores de imagen constituyen un amplio e importante mercado. No solo implica a millones de dispositivos de consumo masivos, sino que también es una tecnología importante para instrumental médico, sistemas de seguridad para vehículos, cámaras de seguridad, y muchos otros mercados.
Así que naturalmente hay bastantes investigaciones sobre la mejora de las tecnologías de sensores de imagen. BSI se está poniendo al día, pero aún sufre de una debilidad fundamental: los sensores de imagen siliconados no son tan sensibles al verde y azul como lo son a la luz roja.
Una compañía que se encuentra intentando pasar por encima de la tendencia actual es InVisage, que se encuentra desarrollando una tecnología que llama QuantumFilm. Así como con los BSI, su capa sensible a la luz no se encuentra detrás de los circuitos. Pero a diferencia de los BSI, utiliza partículas dimensionadas con precisión de un material semiconductor sensible específicamente a la luz visible.
El cómo InVisage y otros retadores cumplan con su cuota, no está claro aún. Lo que sí está claro es que aún existen muchos cambios por venir en la fotografía digital.