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僅指甲大小的移動設備內嵌相機鏡頭自問世以來，已經取得顯著進步。繼2019和 2021年開創性推出1.08億像素和2億像素CMOS圖像傳感器 （CIS） 之后，三星電子最近發布的ISOCELL HP3圖像傳感器再次引發市場轟動。這款2億像素的圖像傳感器，單位像素尺寸小至0.56微米 （?）。

三星憑借開發專利技術及存儲器半導體的創新設計，在圖像傳感器市場占有一席之地，賦能超高像素拍攝。隨著超高像素圖像傳感器ISOCELL HP3宣布量產，具備超小像素的2億像素圖像傳感器正式開啟商用化之路。

為進一步了解三星這款超高像素圖像傳感器的開發歷程，三星新聞中心采訪了Myoungoh Ki和Sungsoo Choi。二人分別任職于系統LSI業務和半導體研發中心，在新型ISOCELL HP3的開發工作中發揮了重要作用。

更小卻更好，開創0.56微米像素商用化

圖像傳感器，是一種將通過相機鏡頭入射到器件上的光線，轉換為數字信號的系統半導體器件。數碼相機、智能手機、筆記本電腦、汽車等各種配備攝像頭的電子產品，都內置了圖像傳感器。三星最近發布的ISOCELL HP3圖像傳感器，具有2億個0.56

微米像素，采用1/1.4英寸光學尺寸，像素尺寸處于行業較高水平。1

從2019年開始，三星便每年度推出更小尺寸像素，保持行業地位。要讓設備尺寸變得更小巧，像素尺寸就要不斷縮小。

Ki解釋道：單位像素尺寸的縮小，可以使傳感器和模組的物理尺寸變得更小，進而使整個鏡頭尺寸和寬度都得以減小。這樣，設計設備的多種阻礙，例如攝像頭外突問題，便能得到消除，同時可以減少設備的耗電量。

雖然縮小像素尺寸可以使設備變得更纖薄，但是如何在像素縮小的同時保持畫質，才是問題的關鍵。ISOCELL HP3采用前沿技術，像素尺寸較前代ISOCELL HP1 型號減少12%，可將移動設備中相機模組的面積減少高達20%。在減小像素尺寸的同時，這款傳感器更采用了可提高滿阱容量 （FWC） 和減少靈敏度損失的技術。此外，這款傳感器還新增了多項新功能，包括涵蓋所有像素的自動對焦，支持高速視頻錄制，同時擁有更強的色彩表現力。

采用獨特技術，改進光吸收能力并提高光電二極管容量

更小的像素尺寸固然符合更小巧、更纖薄設備的需要，但可能導致設備中的進光量減少，或者引發相鄰像素之間的互相干擾。在這些復雜挑戰面前，三星仍成功以先進的小尺寸像素開發出該新款傳感器。

Ki指出：這仰賴于三星的專利技術能力。三星的創新技術，可以讓即便很小的設備也具有很高的性能。

三星利用全深槽隔離 （DTI） 的專有技術，在像素之間建立起更薄、更深的物理隔墻，即便以0.56微米的小像素，也能確保優異的性能。DTI技術是ISOCELL的成功關鍵，在像素之間建立絕緣組件以作為隔墻，防止發生光損失現象并改進光學性能。開發人員Choi將這一技術比作一幢建筑中的薄隔墻。

Choi解釋道：用通俗的話說，這好比房間之間使用很薄的隔墻，同時又不影響隔音。

DTI的技術關鍵是以更薄、更深的硅壁，提高 ISO 并減少串擾2，因為像素之間的隔離元件越大，光損失就越多。這一技術在0.56微米像素的應用，不僅增加了光吸收量，同時又提高了光電二極管 （PD） 的容量。受光面減小，單個像素存儲和處理的光量卻更多，因此超小像素的應用成為可能。

自動對焦功能涵蓋全部2億像素，提高速度和準確性

HP3運用先進的超級四相位檢測（QPD）技術，可將自動對焦像素密度提高到 100%，從而支持全部 2 億像素聚焦。超級QPD自動對焦技術用單個鏡頭覆蓋四個像素，實現更快速、更精準的自動對焦，從而能夠測量拍攝對象上下左右四方的所有相位差異。它不僅能在弱光條件下準確自動對焦，還能在放大之后繼續保持高清。

為解決弱光環境中畫質較差的問題，三星運用創新的像素技術確保照片質量。

Choi介紹道：我們運用三星Tetra2 pixel十六像素合一專利技術的升級版本，將四個或十六個相鄰的像素合并在一起，以在弱光條件下作為一個大像素使用。借助升級后的像素技術，產品可拍攝30幀/秒（fps）的8K高清影片或120幀/秒（fps）的4K高清影片，且視野范圍不受影響。此外，它還可以用于拍照相同的視野，錄制超高分辨率的8K視頻。

弱光環境拍照不易，強光條件拍照也不簡單。要攻克強光拍照的難題，則需要一種獨特的技術來調節照片的入光量，從而準確拍攝圖片。

Ki指出：光線太亮或太暗的時候，都需要提高動態范圍3，才能拍攝到接近肉眼所見的自然的照片。智能ISO Pro 技術會運行兩次轉換增益，而單幀逐行高動態范圍（HDR）*功能可將具有不同曝光時長（短曝光、中曝光和長曝光）的三幀合為一幀，通過將這兩種技術結合，即使在不良光照條件下，也能用HDR照相技術拍出自然的照片，實現理想的拍攝效果。

協作，突破技術藩籬并實現快速開發的關鍵

開發人員在開發ISOCELL HP3期間面臨許多技術挑戰。

Choi說道：由于這是三星首款使用超級QPD自動對焦技術的產品，因此在使用現有前側深槽隔離（FDTI）中沒有的新結構時，我們進行了大量試用，也出現了許多報錯。在開發工作的各個階段，各種出乎預料的問題層出不窮。

開發過程困難重重，但僅距上代產品發布不到一年的時間，三星便成功發布了此次產品更新。兩位開發人員將此次迅速的產品開發和發布歸功于各團隊的密切協作。

Ki指出：每當面臨技術問題，我們都是通過與不同業務分支、團隊，乃至海外研發中心密切合作解決。我們通過在邏輯芯片、半導體研發中心的內存芯片等一流產品上，應用專業知識，實現協同效應。這款新產品可能是迄今為止各部門協力實現的最大成果，其中包括半導體研發中心、像素開發團隊和晶圓代工廠的員工；SSIR的研究人員；以及高級開發團隊的所有小組，比如傳感器設計、像素、解決方案、產品技術、制造和算法等小組。

以先進的技術實力，在圖像傳感器市場占有一席之地

隨著相機需求增長和相關產品日趨多樣化，（現有）圖像傳感器市場預計將會迅速成長，三星正不斷突破像素小型化背后的藩籬和局限，為下一代移動圖像傳感器市場的相機引流。三星新聞中心問及兩位開發人員，在領導技術開發工作，開發ISOCELL HP3這一創新的2億0.56微米像素圖像傳感器時有何感受。

Choi答道：我們公司不斷在圖像傳感器市場的開創新趨勢，對此我無比驕傲，并且我堅信我們會繼續保持在微像素技術的優勢地位。

Ki分享了他對于行業未來的展望：圖像傳感器的應用將會日益普及到各行各業，例如增強現實 （AR）、虛擬現實 （VR）、汽車工業以及智能手機行業。因此，我們將依托自身獨有的技術能力，順應未來技術和市場的發展。

三星成功創造出可通過創新圖像傳感器技術，捕捉高清圖像的超小巧設備。三星將會繼續利用自身獨有的技術創新，包括為用戶帶來更優、更高級體驗的ISOCELL 圖像傳感器，繼續于圖像傳感器市場保持前沿地位。