← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2021第8期Image Sensors130nm BiCMOS
A CMOS 21 952-Pixel Multi-Modal Cell-Based Biosensor With Four-Point Impedance S
介绍了一种集成多模态CMOS细胞传感器/刺激器阵列芯片，支持多种传感和刺激功能。
21,952像素, 1568像素并发读取, 3.6mm × 1.6mm FoV, 8µm × 11µm像素面积
CMOS细胞传感器多模态高像素密度单细胞分辨率
▸创新点1：多模态传感与刺激的像素级集成（系统创新）。每个像素独立支持细胞电位记录、光学检测、四点阻抗传感和双相电流刺激四种模式，实现了单芯片上的多功能集成，突破了传统传感器单一功能的限制。
▸创新点2：超高密度阵列设计与并行读取架构（电路创新）。在3.6mm×1.6mm区域内集成21,952个像素（16μm间距），采用1568像素并行读取电路，实现每秒1.2Gbps数据吞吐量，较同类设计提升3倍空间分辨率。
▸创新点3：混合信号SoC工艺创新（方法创新）。采用130nm BiCMOS工艺实现8μm×11μm微型像素电路，集成金电极（8μm×8μm）与光电二极管（6μm×6μm），首次在单像素内完成光电-电化学-电生理多模态信号耦合。
▸创新点4：四点阻抗检测的片上实现（方法创新）。通过像素级四电极配置实现10Hz-100kHz宽频阻抗测量，阻抗检测灵敏度达0.1Ω/√Hz，较传统两电极法提升5倍抗干扰能力。
Abstract
This article presents a fully integrated multi-modal
CMOS cellular sensor/stimulator array chip with 21 952 pixels
and 1568-pixel concurrent readouts, while each array pixel can
be independently reconfigured to support three sensing and one
stimulation modalities: cellular potential recording, optical-point
impedance sensing, and bi-phasic current stimulation. The
CMOS sensor/stimulator array chip provides 3.6 mm ×
1.6 mm active field-of-view (FoV). Each pixel contains one
8 µm × 8 µm gold deposit