Caeleste

Maßgeschneiderte CMOS-Bildsensoren »beyond state-of-the-art«

Caeleste mit Sitz in Mechelen (Belgien) ist ein auf kundenspezifische CMOS-Bildsensoren spezialisiertes Design-Haus. Zentral ist die Entwicklung von High-End-Sensoren exakt nach Anwendungsvorgabe, auf Wunsch als komplette schlüsselfertige Lösung von der Spezifikation über das Sensordesign und die Waferfertigung bis hin zu Packaging, Characterization und Serienbelieferung.

Der Anspruch »beyond state-of-the-art« ist dabei Programm: Caeleste realisiert Sensorarchitekturen, die klassische Standardprodukte in Bereichen wie Rauschen, Dynamikbereich, Strahlungstoleranz oder Spektralempfindlichkeit deutlich übertreffen.

Als deutsche Repräsentanz von Caeleste ist Eureca Ihr erster Ansprechpartner im DACH-Raum – von der frühen Idee bis zum fertigen Sensorsystem.

Typische Einsatzfelder von Caeleste-Sensoren

Caeleste adressiert anspruchsvolle Bild- und Photonenmessungen in Bereichen, in denen Standard-CMOS-Sensoren ihre Grenzen erreichen.

Space & Scientific Imaging

Für Weltraummissionen und wissenschaftliche Instrumente entwickelt Caeleste große Sensoren mit hoher Auslesegeschwindigkeit, niedrigem Rauschen, hoher Dynamik und Strahlungstoleranz wie zum Beispiel für Teleskope, Asteroiden-Missionen oder »low-flux«-Detektoren.

Life Science & Medical Imaging

In der medizinischen Bildgebung und den Lebenswissenschaften sind empfindliche Sensoren über einen breiten Spektralbereich gefragt: von UV über sichtbares Licht bis in den Röntgenbereich, zum Beispiel für Fluoreszenz-Applikationen, Mikroskopie oder digitale Röntgensysteme.

Industrial & Professional Imaging

Für Hochgeschwindigkeits-Prozesse, industrielle Inspektion und wissenschaftliche Hochgeschwindigkeitsaufnahmen entwickelt Caeleste Sensoren mit sehr schnellen, gleichzeitig rauscharmer Auslese – inklusive spezieller Pixelarchitekturen für High-Dynamic-Range, Time-Gating oder Photon-Counting.

Weitere Spezialthemen

Dazu zählen unter anderem farbaufgelöste Röntgensensoren, extrem rauscharme Pixel mit Sub-Elektronen-Rauschpegeln oder besonders strahlungsharte Designs für harsche Umgebungen.

Eureca als deutscher Systempartner von Caeleste

Eureca unterstützt Sie als deutscher Partner bei allen Schritten eines kundenspezifischen Sensors mit Caeleste:

Anforderungsanalyse und Konzeptphase

Gemeinsam klären wir Applikation, Rahmenbedingungen und Zielgrößen: Auflösung, Spektralbereich, Dynamik, Bildrate, Schnittstellen, Kühlung, Package-Größe und Budget.

Übersetzung in ein Sensor-Lastenheft

Eureca bringt seine Erfahrung aus vielen OEM-Projekten mit CCD/CMOS-Sensoren ein und hilft, Ihre Anforderungen in ein klar strukturiertes Pflichtenheft zu übersetzen, das ideal abgestimmt ist auf Caeleste.

Koordination mit Caeleste

Wir übernehmen die Schnittstelle zum Entwicklungsteam in Belgien, begleiten Design-Reviews und stimmen Prototypen- und Serienphasen ab. Dadurch haben Sie einen deutschsprachigen Ansprechpartner vor Ort und profitieren gleichzeitig von der Sensor-Expertise von Caeleste.

Systemintegration, Elektronik und Optik

Eureca liefert auf Wunsch passende Ansteuer- und Auswerte-Elektroniken für Ihren Caeleste-Sensor (z. B. Kameraplatinen, Zeilenkamera-Elektroniken, Auslese-Boards) und unterstützt bei der optischen Auslegung des Gesamtsystems  c; bis hin zur Auswahl geeigneter Objektive, Filter und Beleuchtungen.

Synergien mit den weiteren Eureca-Kompetenzen

Die Zusammenarbeit mit Caeleste fügt sich ideal in das übrige Portfolio von Eureca ein. Dadurch entstehen Lösungen, die deutlich über das reine Sensordesign hinausgehen:

Modifikation von CCD/CMOS-Bildsensoren

Eureca entfernt Deckgläser, setzt kundenspezifische Filter direkt auf den Sensor oder bringt UV-Konversionsbeschichtungen auf, um die spektrale Empfindlichkeit – etwa hin zu tiefem UV – gezielt zu erweitern. Diese Technologien lassen sich auch mit Caeleste-Designs kombinieren und eröffnen zusätzliche Freiheitsgrade bei der Sensorauslegung.

Kundenspezifische Elektronik und Kameras

Neben den Sensoren selbst entwickelt Eureca kundenspezifische Auslese- und Verarbeitungselektroniken sowie komplette Kamera-Module – von Zeilenkameraplatinen über Flächenkameras bis hin zu Speziallösungen für Spektroskopie und wissenschaftliche Bildgebung. So entsteht aus dem Caeleste-Sensor schnell ein einsatzbereites OEM-Modul.

UV-optimierte und deckglasfreie Sensorlösungen

Besonders spannend sind Kombinationen aus sensorseitigen Features von Caeleste (z. B. BSI-Technologie, spezielle Pixelarchitekturen) mit den Down-Conversion-Beschichtungen und GCRM-Deckglasentfernungsprozessen von Eureca – ideal für Anwendungen in UV-Spektroskopie, Fluoreszenz oder Hochpräzisions-Metrologie.

Integration in Mess- und Spektrometersysteme

Für Kunden, die nicht nur einen Sensor benötigen, sondern ein komplettes Messsystem, kann Eureca die Verbindung zu eigenen Spektrometer-Kits, Photodiodenverstärkern, Beleuchtungslösungen und thermischen Management-Konzepten herstellen. So entsteht vom Sensor bis zum fertigen Messgerät eine durchgängige Lösung aus einer Hand.

Typischer Projektablauf mit Caeleste & Eureca

1. Idee & Use-Case-Besprechung
   Erste Abstimmung zu Applikation, Marktumfeld und Zielparametern gemeinsam mit dem technischen Team von Eureca.
2. Machbarkeits- und Architekturstudie
   Bewertung der Anforderungen, technisches Grobkonzept und erste Architekturoptionen mit Caeleste.
3. Sensor-Design & Prototypen
   Ausarbeitung der finalen Spezifikation, Sensorentwicklung bei Caeleste, Musterfertigung und erste Evaluationsboards.
4. Evaluation, Optimierung & Systemintegration
   Gemeinsame Tests, Optimierungen und die Integration des Sensors in Ihr Kamera- oder Messsystem – inklusive Elektronik, Optik und ggf. mechanischer Anpassungen durch Eureca.
5. Serienanlauf & Langzeitbetreuung
   Begleitung beim Hochlauf, Unterstützung bei Anpassungen und langfristige Sicherstellung der Lieferfähigkeit des Sensors.

Wann lohnt sich ein Projekt mit Caeleste und Eureca?

Ein gemeinsames Projekt ist besonders interessant, wenn …

• Standard-Sensoren zentrale Anforderungen nicht erfüllen können (Rauschen, Dynamik, Spektralbereich, Strahlungstoleranz etc.);
• Sie sich mit einem eigenen Sensor technologisch vom Wettbewerb abheben möchten;
• langfristige Verfügbarkeit, IP-Kontrolle und Anpassbarkeit eine große Rolle spielen;
• Sie neben dem Sensor auch Elektronik, Optik und Modifikationen aus einer Hand beziehen möchten.

Wenn Sie ein anspruchsvolles Sensor-Projekt planen oder prüfen möchten, ob sich eine kundenspezifische Lösung lohnt, sprechen Sie uns gerne an – Eureca koordiniert für Sie den direkten Weg zu Caeleste und unterstützt Sie bei jedem Schritt vom ersten Konzept bis zum fertigen OEM-Produkt.

Von Einzel-Photon-Pixeln bis Chip-on-Board

Kundenspezifische Fertigung von Bildsensoren garantiert langjährige Verfügbarkeit und optimale Eigenschaften

Bildsensoren sind heute kritische Bestandteile unterschiedlichster Arbeitsprozesse, je nach Anwendung müssen sie dabei sehr spezielle Anforderungen erfüllen, um die benötigte Leistung zu bringen. Wird ein bewährter Sensor vom Hersteller abgekündigt – so wie kürzlich die CCD-Reihe von Sony –, kann das für Produzenten von Kameras oder Messwerkzeugen daher ein ernstes Problem bedeuten.

Eine Alternative dazu bieten kundenspezifisch gefertigte Sensoren, die nicht nur genau auf das Aufgabenspektrum zugeschnitten werden können, sondern auch über die gesamte Produktlebenszeit erhältlich bleiben. Eureca hat in diesem Bereich in Kooperation mit dem belgischen Design-Haus Caeleste bereits verschiedene OEM-Projekte realisiert, so etwa sehr empfindliche UV-Sensoren für die chemische Analyse oder präzise High-Speed-Sensoren mit global Shutter. Basis der Entwicklungen ist modernste CMOS-Technologie, die eine langjährige Verfügbarkeit gewährleistet.

Wie groß die Abhängigkeit des Digital Imaging-Sektors von einigen Zulieferern ist, zeigte der Aufruhr in der Branche, als Sony im Februar 2015 das Ende seiner CCD-Sensoren ankündigte. Inzwischen hat der Konzern auf Druck der Kunden die Laufzeiten einiger Typen nochmals verlängert, das Problem wurde damit aber nur verschoben. Unternehmen, in denen Bildgebungssysteme mit bestimmten Eigenschaften und Funktionalitäten essentiell für die Produktion sind – etwa in der Qualitätssicherung, der Analyse oder der Überwachung – sowie die Hersteller entsprechender Geräte verlassen sich aufgrund solcher Lieferrisiken immer häufiger auf individuell gefertigte Sensoren. Diese werden gezielt produziert, wenn und wie der Kunde sie braucht, was eine hohe Sicherheit der Verfügbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus gewährleistet. Unvermittelte Umstellungen bei Geräten, die sich in der Praxis bewährt haben, können so vermieden werden. Prinzipiell wäre für solche kundenspezifische Modelle die Verfügbarkeit garantiert, solange es irgendwo auf der Welt noch die nötige Fertigungstechnik gibt.

Für jede Aufgabe genau der passende Sensor

Der zweite große Vorteil bei diesem Ansatz ist, dass sich die Leistungscharakteristika der Sensoren je nach Anwendungsanforderung maßschneidern lassen. Nicht benötigte Features, die bei Standard-Sensoren einfach zum Paket gehören, können dabei wegfallen und stattdessen andere wichtige Funktionen optimiert werden. Damit erhält der Kunde einen für ihn optimalen Sensor mit den bestmöglichen Spezifikationen, die mit Standardkomponenten nicht erreichbar sind.

Neben Sensoren mit geringem Rauschen und hoher Lichtempfindlichkeit lassen sich so beispielsweise auch High-Speed-Sensoren für extreme Schärfe bei schnellsten Bewegungen erstellen, indem die erfassten Daten in großer Masse parallel verarbeitet werden. Für andere Anwendungen sind auch Lösungen mit ultra-hohem Dynamikbereich innerhalb einer Belichtung möglich, bei denen nach nur einer Belichtung die Pixelinformationen mehrfach mit verschiedenen Verstärkungsstufen ausgelesen werden. Die spezielle Abstimmung der Auslesevorgänge verhindert hierbei eine Verfälschung der Bilddaten und garantiert höchste Linearität.

Für Messtechnikaufgaben sind Eureca und Caeleste zudem beispielsweise in der Lage, besonders UV-empfindliche Sensoren zu fertigen. Neben dem gängigen Backside-Thinning wird dazu auch die Frontseite abgeätzt, um den Verlust an UV-Quanten durch Absorption im dielektrischen Stapel zu minimieren. Selbst der Nachweis einzelner Photonen lässt sich mittels sogenannter »Single-Photon Avalance Diodes« (SPAD) erreichen, bei denen die durch die detektierten Lichtteilchen erzeugten Ladungen im Pixel selbst verstärkt werden. Je nach Bedarf werden die Sensoren auch nicht nur als autarke Einheiten mit eigenem Gehäuse gefertigt, sondern können ebenso direkt auf eine Platine montiert werden, was Bauraum und Produktionskosten spart.

Vor-Ort-Beratung und Umsetzung durch spezialisierte Partner

Um die entsprechenden Spezifikationen innerhalb eines wirtschaftlichen Rahmens festzulegen, berät sich Eureca intensiv mit dem jeweiligen Kunden und betreut diesen, wenn nötig, auch direkt vor Ort während des gesamten Entwicklungs- und Fertigungszeitraums. Diese enge Zusammenarbeit ermöglicht kurze Wege und eine einfache Kommunikation. Mit Hilfe eines eigens entwickelten Berechnungsprogramms kann die Bildgebung unterschiedlicher Sensorspezifikationen sogar vorab virtuell simuliert werden, um zu prüfen, ob sie den Ansprüchen genügt.

Sobald ein erstes Lastenheft erstellt ist, werden die Spezifikationen an Caeleste übergeben. Die dortigen Designer kümmern sich um die technische Realisation, so erstellen sie beispielsweise die Masken für die Fotolithographie und suchen aus allen verfügbaren Fabrikationsstätten einen Produktionspartner mit dem für das konkrete Sensor-Modell geeigneten Fertigungs-Know-how.

Letzteres erlaubt es, ein breites Spektrum unterschiedlichster Spezifikationen anzubieten, was mit einem festen, auf einen Typus von Sensoren spezialisierten Zulieferer nicht möglich wäre. Dass Caeleste als belgisches Unternehmen quasi in der Nachbarschaft sitzt und ebenfalls nach europäischen Standards arbeitet, sorgt für eine unkomplizierte Kooperation und eine schnelle Projektabwicklung. Aufträge, bei denen bereits eine Ausgangsbasis an Anforderungen besteht, können dadurch teilweise in weniger als einem Jahr umgesetzt werden. Aber auch Projekte, die vom Reißbrett an beginnen müssen, dauern in der Regel lediglich ein bis zwei Jahre.