Download het artikel in 
Net zoals Tokio, Los Angeles en de streek rond Grenoble. In onze regio vinden we onder meer On Semiconductor met industriële sensoren, Xenics met infraroodsensoren, Caeleste met X-ray technologie, Melexis met beeldsensoren voor automobieltoepassingen en Optrima dat een sensor ontwikkelde die driedimensionale beelden genereert met één camera. En, natuurlijk, CMOSIS, waarvan het innovatietraject niet zonder vallen en opstaan verliep...
CMOSIS heeft zijn wortels in het voormalige FillFactory, de spin-off van imec die in 2004 voor 82,6 miljoen euro is verkocht aan de Amerikaanse Cypress Semiconductor Corporation. Dat was toen de meest succesvolle exit voor imec, dat zo’n 13 miljoen euro uitbetaald kreeg. Het was een groot succes voor FillFactory, dat uiteindelijk aan de basis stond van Cypress’ divisie voor CMOS-beeldsensoren.
Maar in de jaren na de overname slaagden de Belgische sensoren er nooit in hun volledige potentieel waar te maken. Er was namelijk geen match met de Amerikaanse productieprocessen, de marketing verdronk in de rest van het assortiment, de structuur van de multinational werd als opvallend ‘complex’ ervaren door een aantal klanten,… Maar vooral: het moederbedrijf wilde zich focussen op consumentencamera’s (zoals in gsm’s), terwijl het voormalige FillFactory net was gespecialiseerd in het maken van nicheproducten in nauw overleg met zijn klanten.
Het draaide erop uit dat de Belgische afdeling van Cypress Semiconductor stopte met de beeldsensoren voor de consumentenmarkt en zich opnieuw ging concentreren op industriële sensoren. Enkele jaren later, begin 2011, werd de Belgische imec spin-off opnieuw verkocht: deze maal voor 31,4 miljoen dollar (23,8 miljoen euro), aan het eveneens Amerikaanse On Semiconductor.
Back to the future
In de jaren dat het voormalige FillFactory z’n weg zocht binnen de nieuwe, internationale structuren, beslisten een aantal mensen het bedrijf te verlaten. Daartoe behoorden Lou Hermans, Guy Meynants, Jan Bogaerts, Tim Baeyens en Gérald Lepage. Het waren zij die in november 2007 CMOSIS stichtten. Ze besloten niet te proberen de kleinste pixelgrootte te bereiken - zoals de spelers in de gsm-markt - maar de pistes te volgen die interessant zijn voor enkele nichemarkten: industrie, professioneel (fotografie, medisch, high end video, …), ruimtevaart en wetenschap.
Van specifiek tot standaard
CMOSIS’ beeldsensoren zijn IC’s die we kunnen onderverdelen in twee types. Dr. Lou Hermans, COO: «Ten eerste zijn er de klantspecifieke beeldsensoren: ontwikkeld en meestal ook exclusief geproduceerd voor één klant. Ten tweede de standaard ‘off-the-shelf’ sensoren, bestemd voor de open markt. We staan in voor het speci-fiëren van de nodige kenmerken ervan, het ontwerp, testen, kwalificeren, verkopen, en tenslotte de klantondersteuning.» De IC-productie besteedt de firma uit aan onder meer het Israëlische Tower Semiconductor. Zelf heeft ze haar zetel in Berchem, waar 39 personeelsleden werken. Het bedrijf haalde in 2011 zo’n 8,7 miljoen euro omzet. Ruim 95 % van zijn productie is voor export, met Europa, het Verre Oosten en Noord-Amerika als belangrijkste afzetgebieden.
8 transistor global shutter pixel
CMOSIS’ paradepaardje is zijn nieuwe pixelarchitectuur die bestaat uit 8 transistoren en beschikt over een global shutter (‘8 transistor global shutter pixel’), met CDS (Correlated Double Sampling) en een snelle kolom ADC (AD-converter, analoog-digitaalomzetter) die in de sensor is geïntegreerd. Gangbare CMOS-sensoren hebben het voordeel van een hoge beeldfrequentie (enkele honderden beelden per seconde) en weinig stroomverbruik. Maar, vergeleken met hun CCD-tegenvoeters, staan ze bekend voor hun eerder hoge ruisniveau (pixelruis). Vooral dan als een ‘global shutter’ toegepast wordt. Daarbij worden alle pixels op hetzelfde moment belicht, zodat het rolling shutter-effect niet optreedt: daarbij zien bijvoorbeeld rechte lijnen er in het uiteindelijke beeld scheef uit. CCD’s maken al langer gebruik van een global shutter, maar bij CMOS-sensors wordt de technologie nog niet breed toegepast.
Medestichter en COO Lou Hermans: «Onze beeldsensoren bieden een oplossing. Ze leveren de beeldkwaliteit van de CCD-chips, maar met alle voordelen van CMOS: een hoge beeldfrequentie, waardoor ze snel geometrisch betrouwbare beelden opnemen en uitlezen, zelfs van zeer snel bewegende voorwerpen; ze hebben een laag vermogen en dus laag verbruik, een hoge graad van on-chip integratie van bijkomende functionaliteiten, en ze hebben nauwelijks last van parasitaire lichtgevoeligheid: het insijpelen van licht op het moment dat de pixel volledig ‘af’ hoort te staan. Met die chip, waarschijnlijk een van de beste ter wereld, kunnen zeer compacte en hoogperformante camera's worden gebouwd. Uiteindelijk worden onze standaard beeldsensoren worden toegepast in camera’s voor machine visie, bij verkeerscontrole, video en bewaking.» En wat biedt de toekomst? «We willen ons aantal standaardproducten verder uitbreiden. Zo willen we tot de top 3 gaan behoren van de leveranciers voor de hogervermelde nichemarkten», besluit hij. << (foto’s: KV)
door Koen Vandepopuliere, Engineeringnet Magazine
KADER:
Imec’s oplossing voor hyperspectrale beeldvorming
Hyperspectrale camera’s combineren spectroscopie en beeldvorming. Ze kunnen het onderscheid maken tussen objecten die met traditionele RGB (rood-groen-blauw) beeldvorming niet van elkaar zijn te onderscheiden. De technologie is interessant voor de controle van de kwaliteit van gewassen, de industriële sortering van voedsel, of zelfs de detectie van huidkanker in een vroeg stadium. Hyperspectrale camera’s die vandaag beschikbaar zijn, zijn echter te traag, te duur en te groot om algemeen te worden toegepast. Daardoor is hun gebruik meestal beperkt tot hooggespecialiseerde onderzoeksomgevingen. Maar imec kwam met een oplossing. Het betreft een chip waarop een beeldsensor is gecombineerd met een hyperspectrale filterbank. Ze maakt het mogelijk om snelle, betaalbare en compacte hyperspectrale camera’s te bouwen. Bovendien is de oplossing flexibel; ze kan worden aangepast aan een hele reeks van toepassingen. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat imec’s chipgebaseerde oplossing wordt beschouwd als een belangrijke stap naar de industriële toepassing van hyperspectrale beeldvorming. Om de werking van zijn nieuwe technologie te demonstreren, heeft imec alvast een prototype gebouwd. De hyperspectrale sensor werd op het niveau van de wafers geproduceerd bovenop een beeldsensor van CMOSIS. De demonstrator haalt een snelheid van 2.000 lijnen per seconde, wat veel meer is dan de snelheid van de beste hyperspectrale camera’s die vandaag in gebruik zijn. <<
