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报告摘要：

星光级微光成像需要传感器在低至 10⁻⁴ Lux 照度下实现有效成像，同时兼顾高动态范围，然而图像传感器受光子散粒噪声、暗电流、源跟随器 1/f 噪声、复位噪声等多重噪声制约，读出噪声成为微光探测的核心瓶颈。目前主流降噪路径包含提升浮置扩散节点转换增益、像素级器件降噪、相关多采样（CMS）读出、Skipper 非破坏性多次采样、量子图像传感器（QIS）与 SPAD 单光子探测等技术，各类方案在噪声水平、帧率、填充因子、工艺依赖性上存在固有权衡关系。

大连理工大学课题组围绕微光低噪声成像开展系统研究，提出 Shift-bias 偏置切换像素降噪技术，通过动态填充源跟随器界面态陷阱抑制 1/f 噪声，该方案无需特殊工艺，可与其他降噪技术协同，仅小幅牺牲转换增益，实现像素噪声性能优化。针对 Skipper 传感器电荷转移效率制约采样次数的痛点，提出双通道读出架构，将单次采样的电荷损失减半，测试得到埋沟道电荷转移效率达 99.93%，缓解了采样次数与电荷损耗之间的矛盾。同时完成标准 CMOS 工艺下 SPAD 器件仿真评估，为全数字单光子像素提供技术储备。

后续研究将推动 Shift-bias、Skipper 像素技术与 CMS 读出电路融合，目标将输入参考读出噪声降至 0.3 e⁻rms 以下，研制最小照度优于 10⁻⁴ Lux、单次曝光动态范围大于 140 dB 的星光级图像传感器，并联合工艺单位推进器件的工程化验证，面向科学成像、夜视探测等极弱光应用场景实现技术落地。

报告人简介：

常玉春，大连理工大学集成电路学院教授，博士生导师。曾任大连理工大学国家示范性微电子学院（筹）副院长，岗位特聘教授，“电子科学与技术”一级学科点点长，国家级一流本科专业“集成电路设计与集成系统”专业负责人，集成电路学科负责人。承担和参加了多项国家重点研发计划、国防、国家自然科学基金、省级科研项目及集成电路设计横向课题，获发明专利60余项，公开发表文章100余篇。主要研究方向为模拟/数模混合集成电路设计、专用集成电路设计、CMOS图像传感器、人工智能芯片等。2012年入选教育部新世纪优秀人才计划。

在高性能CMOS图像传感器方面取得突出成果，作为项目负责人（首席科学家）完成了国家重点研发计划“高动态微光图像探测器件”，创新的提出横向电子溢出电荷补偿技术，研制成功具有超宽动态范围（单次曝光143dB）和低照度（约3.4e-4Lux）的高性能CMOS图像传感器。在超高分辨率红外读出电路方面，作为项目负责人完成了某重点项目，基于混合键合三维堆叠技术和低噪声电路设计技术，实现了4kx4k超高分辨率、5um像元尺寸的红外读出电路芯片。

邀请人 ：邓震 特聘研究员

联系人：魏佳 secuf_wj@iphy.ac.cn