威派视芯片医疗应用：VPS无透镜显微芯片，亮点不止“6亿像素”

时间： 2024-10-13 来源：威派视半导体知乎

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VPS芯片数字显微技术大视场（较传统光学显微视场提高近500倍）和高分辨（超6亿像素）兼得的优势可以广泛运用于生命科学领域。南京威派视半导体技术有限公司于2022年年底发布，面向无透镜显微应用的首款6亿芯片（像素尺寸0.5微米），被称为可以看清细胞的芯片。

尺寸“微妙”500纳米（0.5微米）

“像元小，影像分辨率高，信息量大”这是我们几乎熟知的定律。国内外主流的成像器件，CCD和CMOS，为研制具有纳米级像素尺寸的成像器件，本质上需要突破成像信噪比和像素尺寸的固有矛盾，将成像器件的像素尺寸由微米分辨力提升至纳米分辨力。

CCD由于其工艺的特殊性和电荷转移机制的复杂性，要求其电荷转移效率极高，从而对MOS电容的界面质量提出很高的要求，使得尺寸缩小十分困难，目前最小的CCD阵列像素尺寸为0.7微米。

CMOS-APS由于采用标准的CMOS工艺，随着CMOS工艺节点的不断缩小，CMOS-APS像素尺寸也在不断缩小，但是CMOS-APS每个像素单元包含了多个晶体管（分别实现光电转换、寻址、放大等功能），使得其占空比较低，单元像素面积接近100F2，满阱电荷量受限于像素结构，从而使得其尺寸缩小变得极其困难。

CMOS图像传感器厂商多年来一直在为减小像素间距而努力。因为图像传感器的像素越多，分辨率也越高。但是，随着像素间距尺寸与光的波长越来越接近，像素缩小变得越来越困难。

南京威派视半导体创始团队核心成员提出的VPS技术完全基于标准CMOS工艺，它解决了满阱电荷量受限于像素结构的问题，与传统的CCD或CMOS成像技术相比，VPS技术用单一晶体管实现CIS单元像素的全部功能，将像元尺寸由“微米级”推进至“纳米级”，目前已实现像素尺寸达0.5微米，像素规模超4亿。

VPS拥有业界最大像素，且在0.5μm像素仍然保持良好的信噪比

VPS技术源自底层器件级创新：像元器件数目5个→1个

克服了现有CMOS图像传感器缩小像素会导致图像质量的剧烈下降的问题

解决了“大视场”和“高分辨”的固有缺陷

大视场与亿级像素分辨率的结合可以满足医疗行业“一个大视场观察画面捕捉全部细节”的重大需求，解决了传统显微镜视场角与分辨率之间的固有矛盾。

VPS医疗芯片，无需任何光学透镜放大，无需图像扫描、拼接和数字化过程，单次拍照即可瞬间获取全视野高分辨率数字图像，与传统显微镜相比视野扩大500倍（观测视野最大可支持11mm*13mm），主要面向细胞或生物显微领域，用于细胞治疗、医疗IVD检测、微生物观测等领域。

南京威派视半导体技术有限公司旗下医疗产业化公司九川科技推出基于VPS芯片的多种模组形式的芯片数字显微成像仪器和解决方案：如细胞/微粒子形态学全视野计数仪、活细胞培养动态监测系统以及用于临床检验和病理诊断的高通量自动化、便携式床边细胞形态分析系统。

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