טאואר החלה לייצר חיישן רנטגן ענק בגודל של פרוסת סיליקון

20 יוני, 2012

החיישן מבוסס על טכנולוגיה שפותחה במעבדות הלאומיות STFC בבריטניה. טאואר משלבת את המעגלים הלוגיים, האנלוגיים והפיקסלים על גבי-משטח יחיד בגודל של 120x145 מ"מ. היא משלבת בתהליך שתי גיאומטריות שונות: 0.18 ו-0.35 מיקרון

חברת טאואר ממגדל העמק (TowerJazz) החלה לייצר גלאי קרני רנטגן (X-Ray) עצום במימדיו, עבור יישומי מכשור רפואי.

הטכנולוגיה פותחה במעבדות STFC בבריטניה, וכוללת מעגלים אנלוגיים שפותחו באמצעות כלי-הפיתוח של חברת Tanner EDA. בשלב הראשון היא מייצרת חיישן מבוסס CMOS הכולל 6.7 מיליון פיקסלים. מדובר בחיישן יוצא דופן בגודלו: שטח החיישן הוא 120×145 מ"מ. למעשה, ויש צורך בפרוסת סיליקון שלמה בקוטר של 200 מ"מ כדי רק לייצר חיישן בודד.

אופטיקה ללא עדשות

שוק היעד המרכזי של החיישן החדש הוא מערכות הדמאה רפואיות. בשלב הראשון הוא מתוכנן לשימוש במערכות ממוגרפיה לבדיקות ואיתור גידולים ממאירים. המערכות המתוכננות יפעלו בצימוד למערכות Tomosynthesis, המייצרות מוגל תלת-מימדי של הגידול באמצעות היתוך מקורות ממספר מכשירי הדמאה (Imaging). טכנולוגיית CMOS מאפשרת לשפר את חיישני הרנטגן הקיימים היום בשוק ולספק להם כושר הפרדה גבוה, טווח דינמי גבוה והקטנת הרעש – בנוסף לחסכון בעלויות.

מכיוון שקשה למקד קרני רנטגן, לא ניתן להשתמש בעדשות ויש צורך להגיע למצב שבו גודל החיישן התמונה מתאים לגודל רקמת המטרה. מדובר באתגר קשה מכיוון שהדמאות טובות דורשות חיישנים עצומים. כך למשל, התמונה הטובה ביותר של הפס לצורכי טיפולי שיניים דורשת חיישן בגודל של 139×120 מ"מ. מערכות ממוגרפיה זקוקות לחיישנים בגודל של 290×240 מ"מ ופתרונות לסריקה כל-גופית (כמו מערכות אבטחה), זקוקות לחיישנים גדולים בהרבה על-מנת לספק תמונה אופטימלית.

לייאאוט מיוחד של הפיקסלים

הטכנולוגיה החדשה שפותחה במעבדות STFC נועדה להתמודד עם הצרכים הללו. אחת מהתכונות הייחודיות של חיישנים היא שהפיקסלים הרגישים מגיעים עד לקצות שטח החישה של כל גלאי. פירוש הדבר שניתן ליצור מסני חישה גדולים באמצעות חיבור מספר חיישנים, ועל-ידי כך לספק משטח הדמאה המתאים לצילומי חזה ואפילו לסריקה כוללת של הגוף.

בחיישן תמונה מבוסס CMOS מסורתי, יש צורך ליישם מעגלים אלקטרוניים משני צדי משטח החישה, על-מנת לטפל בכל פיקסל בנפרד. החיישנים החדשים מבוססים על שיטת ייצור המאפשרת למקדם את מעגלי הקריאה ובקרת הכתובת בפינת הפיקסל, ועל-ידי כך לייצר את כל המערך בצד אחד בלבד מבלי לפגוע ברגישות החיישן. המידע משודר מהחיישן באמצעות מעגלי תקשורת בעלי אורך מילה של 32 סיביות.

כל פיקסל מיוצר ממבנה בסיס של 3 טרנזיסטורים (3T) ופוטו-דיודה. המבנה הזה מעניק קצב ריענון מהיר של 40 תמונות בשנייה (fps) ברזולוציה מלאה של 2,800×2,400 פיקסלים. קצב הריענון הגבוה מאפשר קילטה מהירה של הרבה מאוד תמונות לצורך בניית מודל תלת-מימדי ממוחשב של הגידול.

שתי גיאומטריות ייצור בחיישן אחד

מעבדות STFC הודיעו שהפיתוח כלל עבודה צמודה מול חברת טאואר, אשר בא לידי ביטוי ביישום תהליך ייצור ייחודי לחיישני CMOS, שבמהלכו נעשה שימוש בו-זמני בשתי גיאומטריות ייצור שונות, של 180 ו-350 ננומטר. "שיתוף הפעולה הזה היה חיוני להצלחת הפרוייקט", אמר ראש קבוצת החיישני ה-CMOS ב-STFC, ד"ר רנאטו טורצ'טה.

מעבדות STFC הוא מכון מחקר לאומי בריטי, המבצע מחקרים ופיתוחים משותפים לתעשייה, לאקדמיה ולמדינה, במטרה לשמור על היתרון הטכנולוגי של בריטניה. הגוף מפעיל מעבדות מחקר ופיתוח בתחומי החלל, הלייזר, פיסיקה גרעינית, תקשורת אלחוטית ומכ"ם.

פורסם בקטגוריות: חדשות , מכשור רפואי , סמיקונדקטורס