Note ABES Burst CMOS image sensor with on-chip analog to digital conversion Capteur d'image Burst CMOS avec conversion analogique-numérique sur puce Capteur d’image Imageur CMOS Imageur ultra rapide Imagerie Burst Conversion analogique numérique Circuit Intégré en trois dimensions Image Sensor CMOS imaging Ultra high speed imaging Three-dimensional integrated circuit Burst imaging Analog to digital conversion 621.38 Capteurs d'images CMOS Traitement du signal -- Techniques numériques Convertisseurs analogique-numérique Ce travail vise à étudier l’apport des technologies d’intégration 3D à l’imagerie CMOS ultra-rapide. La gamme de vitesse d’acquisition considérée ici est du million au milliard d’images par seconde. Cependant au-delà d’une dizaine de milliers d’images par seconde, les architectures classiques de capteur d’images sont limitées par la bande passante des buffers de sortie. Pour atteindre des fréquences supérieures, une architecture d’imageur burst est utilisée où une séquence d’une centaine d’images est acquise et stockée dans le capteur. Les technologies d’intégration 3D ont connu un engouement depuis une dizaine d’années et sont considérées comme une solution complémentaire aux travaux menés sur les dispositifs (transistors, composants passifs) pour améliorer les performances des circuits intégrés. Notre choix s’est porté sur une technologie où les circuits intégrés sont directement empilés avant la mise en boitier (3D-SIC). La densité d’interconnexions entre les différents circuits est suffisante pour permettre l’implémentation d’interconnexions au niveau du pixel. L’intégration 3D offre d’intéressants avantages à l’imagerie intégrée car elle permet de déporter l’électronique de lecture sous le pixel. Elle permet ainsi de maximiser le facteur de remplissage du pixel tout en offrant une large place aux circuits de conditionnement du signal. Dans le cas de l’imagerie burst, cette technologie permet de consacrer une plus grande surface aux mémoires dédiées au stockage de la séquence d’image et ce au plus proche des pixels. Elle permet aussi de réaliser sur la puce la conversion analogique numérique des images acquises. This work aims to study the inflows of the 3D integration technology to ultra-high speed CMOS imaging. The acquisition speed range considered here is between one million to one billion images per second. However above ten thousand images per second, classical image sensor architectures are limited by the data bandwidth of the output buffers. To reach higher acquisition frequencies, a burst architecture is used where a set of about one hundred images are acquired and stored on-chip. 3D integration technologies become popular more than ten years ago and are considered as a complementary solution to the technological improvements of the devices. We have chosen a technology where integrated circuits are stacked on the top of each other (3D-SIC). The interconnection density between the circuits is high enough to enable interconnections at the pixel level. The 3D integration offers some significant advantages because it allows deporting the readout electronic below the pixel. It thus increases the fill factor of the pixel while offering a wide area to the signal processing circuit. For burst imaging, this technology provides more room to the memory dedicated to the image storage while staying close to the pixel. It also allows implementing analog to digital converter on-chip. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 3654847 Université de Strasbourg Strasbourg 2017-12-31 https://theses.hal.science/tel-01484398 application/pdf 3362927 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2016/Bonnard_Remi_2016_ED269.pdf http://www.theses.fr/2016STRAD006/abes https://theses.hal.science/tel-01484398 https://theses.hal.science/tel-01484398 https://theses.hal.science/tel-01484398 https://theses.hal.science/tel-01484398 Bonnard Rémi 1989-08-27 FR 19918349X 21217469 https://theses.fr/2016STRAD006 2016STRAD006 https://doi.org/10.70675/689ad0d2z6a52z4ed5z8390zdf0410f5a963 2016-02-10 Micro et nanoélectronique, optoélectronique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Uhring Wilfried Patrick MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 072149469 Hébrard Luc MADS_PRESIDENT_DU_JURY 11193429X Dupret Antoine MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 076151182 Koch Andreas MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 124053556 Fey Dietmar MADS_RAPPORTEUR_1 19918366X Magnan Pierre MADS_RAPPORTEUR_2 16218221X École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 MA 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 UMR7357 176969721 260728 ddc:620 Uhring Wilfried Patrick Hebrard Luc Dupret Antoine Koch Andreas Fey Dietmar Magnan Pierre École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 3654847