Sensor-Technologie

InVisage stellt neuartige QuantumFilm-Bildsensoren vor

2010-03-25 Auf zwei internationalen Technologie-Kongressen (der DEMO Spring 2010 im kalifornischen Palm Desert und auf der Londoner Image Sensors Europe 2010) hat der kalifornische Halbleiter-Entwickler InVisage Technologies, Inc. in den vergangenen Tagen seine neuartige Bildsensor-Technologie namens "QuantumFilm" vor internationalem Expertenpublikum erstmals vorgestellt. Die auf so genannten Quantenpunkten, einer nanoskopischen Halbleitermaterialstruktur, basierende Technik könnte die bisher rein siliziumorientierte Bildsensor-Herstellung eines Tages ablösen, denn die Lichtausbeute von QuantumFilm-Sensoren soll nach Angaben von InVisage per Saldo viermal größer sein als bei allen klassischen und fortgeschrittenen CCD- oder CMOS-Sensoren. Erste Anwendungen sollen QuantumFilm-Sensoren im vierten Quartal 2010 zunächst in Fotohandys und Smartphones finden.  (Jan-Gert Hagemeyer)

InVisage Logo [Foto: InVisage Technologies, Inc.]Das Auditorium auf den beiden Zukunftskongressen, auf denen die InVisage-Manager Jess Lee (CEO) und Ted Sargent (CTO) ihre durch bisher 21 Patente abgesicherte Entwicklung vorstellen durften, war hochkarätig besetzt. Darunter Wissenschaftler und Ingenieure u. a. von Apple, Bosch, DxO Labs, dem Fraunhofer Institut für Silizium-Technologie, von Kodak, DALSA, Motorola, Schott, Schneider-Kreuznach, Sony oder Sharp. Sie alle werden die Quintessenz der InVisage-Präsentation in Wort und Bild in ihre zentralen Entwicklungslabors mitgenommen haben: dass die Quantenpunkt-Technologie nämlich geeignet sein könnte, die oder doch eine revolutionäre Entwicklung in der Umwandlung von Licht in Strom in Bilder nach der Silizium-Bildsensorgeneration zu werden. Jess Lee von InVisage drückte es auf der DEMO Spring 2010 in Palm Desert am 23. März trocken so aus: "Silicon has hit a wall."

Während klassische FSI- (Front-side Illumination) oder auch fortschrittliche BSI- (Back-side Illumination) Fotodioden aus dotiertem Silizium (englisch "silicon") in der bisherigen Größenordnung von Mikrometern Kantenlänge nur etwa 25 % der einfallenden Lichtquanten in Stromenergie umzuwandeln vermögen, sollen nach seinen Erkenntnissen die QuantumFilm-Partikel (in der Größenordnung von Nanometern bzw. von fast atomarer Dimension) dabei Wirkungsgrade von 90 bis 95 % entwickeln. Dazu kommt, dass die von ihnen durch Ladungsträger (Elektronen bzw. Löcher) erzeugte Energie nicht mehr analoge (sprich kontinuierliche), sondern diskrete (sprich ganzzahlige) Werte annehmen kann, was sich vermutlich auf deren Weiterverwendung auf dem Weg über Bildprozessoren zu den Bildspeichern günstig auswirken dürfte; Analog-/Digitalwandlung wäre ggf. einfacher oder gar überflüssig. Insgesamt, so rechneten die InVisage-Manager ihren Zuhörern in Kalifornien und London vor, sei die QuantumFilm-Technologie viermal wirkungsvoller ("4x performance", siehe Grafik) als beim klassischen Silizium-Verfahren.

Vergleich typisches Fotohandy-Pixel (links) mit QuantumFilm-Pixeln [Foto: InVisage Technologies, Inc.]

Auf den Halbleiter Silizium wird aber auch bei den neuartigen Quantenpunkt-Sensoren nicht verzichtet. Denn die QuantumFilm-Quantenpunkte werden (vermutlich lithografisch mithilfe von Elektronenstrahlen oder auch nasschemisch als kolloidale Partikel) auf eine Art Filmsubstrat geschrieben, das nach Angaben von InVisage dann – ähnlich einer Beschichtung mit Fotolack – auf Standard-Wafer, also Siliziumscheiben, in der bisher schon gebräuchlichen Halbleiter-Fertigung aufgebracht wird. Dies soll zu relativ geringen Kosten möglich sein, so dass Experten und Techno-Analysten damit rechnen, dass sich hier eine Veränderung der Wettbewerbssituation bei der Produktion von Bildsensoren und eine Wiederbelebung des Pixel-Rennens abzeichnen könnten. Tatsächlich sieht QuantumFilm-Entwickler InVisage bereits ein weites Anwendungsfeld im Bildsensorbereich, zunächst bei Fotohandys und Smartphones, aber auch schon bei Sicherheits- und Überwachungskameras, Webcams, bei Fahrzeug-Kameras, bei der Endoskopie und natürlich auch bei kompakten Digitalkameras.

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