用于 Skipper CCD-in-CMOS 传感器的具有 100 KSPS 像素内 ADC 的低温读出 IC

Skipper CCD-in-CMOS 并行读出电路（SPROCKET）是一种用于 Skipper CCD-in-CMOS 图像传感器读出的混合信号前端设计。SPROCKET 采用 65 nm CMOS 工艺制造，每个像素占用 50$\mu$m $\times$ 50$\mu$m 的面积。SPROCKET 旨在与 Skipper-in-CMOS 传感器阵列异质集成，使得一个读出像素连接至一个九像素的 Skipper-in-CMOS 多路复用阵列，以实现大规模并行读出。该前端包含可变增益前置放大器、相关双采样电路和 10 位串行逐次逼近寄存器（SAR）ADC。该电路在 ADC 输入端实现 100 ksps 采样率与 0.48 $\mathrm{e^-_{rms}}$ 等效噪声。SPROCKET 在最低增益设置下实现 9,000 $e^-$ 最大动态范围（或在最低噪声设置下为 900 $e^-$）。该电路在 100 Kelvin 下工作，每像素功耗为 40 $\mu W$。SPROCKET 测试芯片于 2022 年 9 月流片，测试结果将在会议上展示。