中山大学电子与信息工程学院、光电材料与技术国家重点实验室和广东省显示材料与技术重点实验室王凯教授iSense团队在类视网膜仿生图像传感器研究方面取得了重要进展。团队最新的研究成果目前被微电子领域国际顶级会议IEDM收录，论文题目为
"HumanRetinalPhotoreceptor-InspiredSensorwithAdjustableGainfrom0.1-andWideDynamicRangeOverdB”
通讯作者为中山大学电子与信息工程学院王凯教授，第一作者为齐一泓（现为中山大学电子与信息工程学院博士研究生），来自同学院的郭建平副教授为本项研究工作的合作者。
尽管经过近三十多年的发展，CMOS图像传感器技术已经十分成熟并得到了广泛的应用，然而随着人工智能特别是高速机器视觉等新兴应用的涌现，传统CMOS图像传感器逐渐呈现出诸多“短板”，高分辨率、高灵敏度和宽动态范围三者之间的矛盾问题也越发突出。另外，由于采用守株待兔式的“帧同步”扫描，也具有高数据冗余、长延迟和高功耗等劣势。相比之下，灵长类动物的视网膜光感受器被视为理想的光学传感器，不仅兼具高灵敏度和宽动态范围的优势，而且其灵敏度或增益可以根据环境光的条件进行动态调整。
目前类视网膜仿生图像传感器研究主要集中在类神经形态信号处理电路、视觉采集编码和计算等方面，而受视网膜功能启发的元器件和电路领域的研究工作相对偏少。王凯教授团队创新性地提出一种与CMOS工艺兼容的宽动态响应范围且增益可调的光学传感器来模仿视网膜中光感受器的功能，称为光敏二极管偏置场效应晶体管（PD-biasedMOSFET，简称PD-MOSFET）。这种新型的光学传感器利用场效应晶体管的光致体偏效应提高弱光下的光响应和灵敏度，利用寄生光敏三极管效应提高动态响应范围。PD-MOSFET不仅实现了增益可调和宽动态范围，而且集探测和放大功能于一体，是新型的仿生光学传感器。
该项工作得到了科技部重点研发计划纳米专项课题（YFA）资助，也得到了光电材料与技术国家重点实验室和广东省显示材料与技术重点实验室以及人工智能与数字经济广东省实验室（琶洲实验室）的大力支持。
图1PD-MOSFET实物图及显微图
表1本研究工作与国内外其他类视网膜传感器工作对比
背景资料
IEDM（InternationalElectronDevicesMeeting，IEEE国际电子元件会议）始于年，具有六十多年历史，在国际微电子领域具有权威的学术地位和广泛的影响力。该会议主要报道国际微电子器件领域的最新研究进展，是著名高校、研发机构和行业领军企业报告其最新研究成果和技术突破的主要平台，每年Intel、Samsung和TSMC等国际知名半导体公司都利用这个会议发布最新的器件技术。因此，该会议具有“风向标”的作用，被誉为“微电子器件领域的奥林匹克盛会”。
供稿：冯春华
责任编辑：庄凯
初审：林玥琪
审核：王琅
审核发布：刘飞
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