▲ Sungsoo Choi（圖左）來自半導體研發中心、Myoungoh Ki任職於三星系統半導體（System LSI）事業部旗下的先進感應器研發團隊，負責開發ISOCELL HP3。

行動裝置的相機鏡頭僅有指甲般大小，自問世以來卻不斷有突破性進展。三星電子領先業界，於2019年及2021年分別首度發表108MP及200MP畫素的CMOS感光元件（CIS），近期再以新款ISOCELL HP3感光元件驚艷市場，其搭載2億個0.56微米（μm）畫素，是業界首見單位面積最小的畫素。

三星是感光元件科技的趨勢領導者，其創新的半導體設計，可拍攝出超高畫素絕美影像。而在超高畫素感光元件ISOCELL HP3宣布量產後，三星也成功將具有極小畫素面積的200MP行動感光元件商業化。

為深入了解三星如何領先業界，研發此款單位畫素尺寸最小的感光元件，三星新聞中心訪問兩位在全新ISOCELL HP3開發過程中擔任主導角色的人物，分別是來自三星系統半導體事業部的Myoungoh Ki與半導體研發中心的Sungsoo Choi。

體積更小、畫質更好：領先業界實現0.56μm畫素商業化

感光元件是一種系統半導體，能將進入裝置的光線透過相機鏡頭轉換成數位訊號。從數位相機、智慧型手機到筆電與汽車，只要配備相機的電子產品都會使用感光元件。三星近期發表的ISOCELL HP3是一款搭載2億個0.56μm畫素的感光元件，實現目前市場上單位畫素尺寸最小的1/1.4英吋光學格式^(註一)。

自2019年起，三星每年都成功縮減畫素尺寸，持續位居業界最小畫素尺寸的領導地位。有了面積更小的畫素，就能讓裝置體積更纖薄輕巧。

「透過更小的單位畫素尺寸，得以縮減感光元件與相機模組的體積，進一步縮小鏡頭的大小與寬度。」Ki解釋道。「如此一來就能去除干擾裝置設計的元素，像是凸出的鏡頭，同時減少耗電量。」

畫素越小能讓裝置更纖薄，但同時維持出色畫質才是關鍵。在先進科技的導入下，ISOCELL HP3單位畫素尺寸較前一代ISOCELL HP1縮減12%，成功讓行動裝置中的相機模組表面積縮減20%。雖然單位畫素尺寸較小，但新款感光元件所採用的研發技術，可發揮最高電荷滿載量（FWC）並大幅減少感光度的耗損；此外，感光元件也結合全新功能，包括所有畫素皆能自動對焦、實現影片高速運作、並提升色彩表現力。

發揮專有技術實力，提升進光量與光電二極體容量

較小畫素尺寸對打造更輕巧的裝置而言雖是理想條件，但卻可能產生進光量降低或相鄰畫素間干擾。即使面臨這些挑戰，三星仍成功開發業界最精細畫素，打造出前所未有的新款感光元件。

Ki表示：「這要歸功於三星的獨家技術實力。三星的創新科技得以讓體積更小的裝置也能擁有超高效能。」

三星運用專有技術－Full Depth深溝隔離（deep trench isolation, DTI），成功在畫素間建立更薄且更深入的物理性絕緣體，即使面積僅0.56μm依舊保證高效能。DTI是ISOCELL的重要技術，其在畫素之間形成隔離屏障，避免光線損耗並提升光學效能。研發人員Choi用建築物結構來比喻此項技術：就像在不同房間之間築起一道薄牆。

「用通俗的說法，就像是在相鄰的房間之間蓋一道很薄的牆壁，但不會影響到隔音效果。」Choi向我們說明。

DTI技術的關鍵在於建立更薄且更深的矽隔離層，藉以提升ISO並降低色彩串擾^(註二)，因為畫素間的隔離屏障越大就會造成越多光線流失。而通過此項技術應用至0.56μm畫素，三星得以有效提升進光量，並最大化發揮光電二極體（PD）的能效；當每個畫素都能儲存更多進光量、並以更小的接收面積來處理光線時，便能成就極精密的像素尺寸。

2億畫素自動對焦功能提升速度與精確度

HP3首度配備Super QPD（Quad Phase Detection）自動對焦科技，將自動對焦畫素密度提升至100%，讓2億個畫素均能自動對焦。Super QPD以單一透鏡覆蓋4個畫素，針對拍攝物體的上、下、左、右各面向檢測相位差，開創更快速、更精確的自動對焦功能。除了在昏暗環境可精確自動對焦外，將畫面拉近時亦能維持高清晰度。

 
為解決低光源環境下畫質不佳的問題，三星利用創新畫素科技來保障高畫質影像輸出。Choi說明：「我們運用三星獨家Tetra2pixel科技升級版，將相鄰的4或16個畫素合併，在低光源環境下化身成更大的畫素來運作。」效能更進階的畫素科技，能以每秒30幀（fps）的速度拍攝8K影片、120fps的速度拍攝4K影片，讓視野損失減至最低。此外，還能運用和拍照時相同的視野拍攝超高解析度的8K影片。

與弱光環境相似，陽光太強烈時也會提升拍照難度。為因應此問題，需要獨特技術來調整照片中的光度，才能拍出出色成品。Ki說道：「當光線太多或太少時，如果想拍出近似於肉眼所見的自然成像，能否提升動態範圍^(註三)就相當重要。我們運用具備雙轉換增益的Smart-ISO Pro科技，搭配交錯式高動態範圍成像（HDR）^(註四)功能，能夠將不同曝光度的三種影格（短曝光、中曝光與長曝光）變成同一畫面－即使在光線不理想的環境下仍能讓HDR攝影呈現絕佳的自然影像。」

合作：克服技術限制並迅速研發成功的關鍵

在ISOCELL HP3開發過程中，研發人員面臨許多技術面挑戰。Choi表示：「這是首度採用Super QPD科技的產品，在現存的FDTI（Front Deep Trench Isolation）技術中並沒有相關設定，因此導入新架構的過程中需不斷地嘗試與修正；而在各個研發階段中，我們也陸續遭遇未曾預期的問題。」

儘管研發過程難度極高，新款感光元件仍在前一代發表後的一年內順利誕生。兩位研發人員將產品迅速開發並發布的成果，歸功於不同團隊間的緊密合作。

「只要遇到技術問題，我們就會號召不同部門、各個團隊、甚至是海外研發中心的同事，合力做出因應。」Ki敘述著合作過程。「大家為了找出解決方案而同心協力，各自提供對高階產品的專業知識與技術，例如半導體研發中心的記憶體晶片、邏輯晶片等。這款新產品也許是目前為止在不同部門間最大規模的合作成果，參與的同事包括半導體研發中心、畫素研發團隊、晶圓代工廠、SSIR的研究人員、以及所有先進研發團隊的小組，包括感應器設計、畫素、解決方案、產品科技、製造與演算法等不同領域。」

傲視群雄的技術實力：領航感光元件市場

影像感光元件市場預期將隨著相機需求上升、相關產品多樣化發展而快速成長。三星在新世代行動感光元件市場持續引領相機科技趨勢，不斷克服畫素微型化的限制。三星新聞中心也詢問兩位研發人員，對於帶領ISOCELL HP3的技術開發、實現業界首度運用0.56μm畫素的200MP感光元件有何心得。

Choi回應道：「能夠引領感光元件市場趨勢，我感到相當自豪，也有信心我們將持續擔任超精細畫素科技發展的舵手。」Ki則分享對未來的遠大抱負：「除了智慧型手機外，感光元件的應用已廣泛出現在各個產業，包括擴增實境（AR）、虛擬實境（VR）以及車用市場。我們將繼續發揮獨有的技術實力，引領未來科技與市場發展。」

 
三星憑藉創新感光元件科技，成功開發出能以高清晰度拍攝影像的超小型裝置。三星將持續透過如ISOCELL感光元件等獨特創新技術，引領市場趨勢，為用戶提供最優質且最先進的使用體驗。

註一：相機鏡頭成像圈直徑。
註二：光線對於相鄰畫素間的光電二極體進行干擾的現象。
註三：數位影像中最亮與最暗區域的對比率。
註四：讓影像中的亮部更亮、暗部更暗，藉以擴大亮度範圍的技術，呈現近似於人眼所見的成像。

全球先進半導體技術領導品牌三星電子發表業界單位畫素尺寸最小的0.56μm感光元件－200MP ISOCELL HP3。

三星電子感光元件業務團隊執行副總裁JoonSeo Yim表示：「三星以畫素精細的高解析度感光元件技術引領市場趨勢。憑藉新一代0.56μm 200MP ISOCELL HP3，三星將持續實現更勝專業的史詩級解析度，造福廣大智慧型手機相機用戶。」

更勝專業的史詩級解析度

三星自2019年推出業界首款108MP感光元件以來，持續引領新世代超高解析度相機的發展。透過不斷推出頂級性能的感光元件，三星將以0.56μm 200MP ISOCELL HP3再次展現業界領先地位。

ISOCELL HP3單位畫素尺寸較前一代0.64μm規格縮減12%，以1/1.4英吋（指相機鏡頭成像圈直徑）光學格式封裝2億畫素，因此ISOCELL HP3能讓相機模組表面積縮減約20%，使旗艦級智慧型手機維持輕薄設計。

ISOCELL HP3配備Super QPD自動對焦解決方案，意味感光元件中的所有畫素均可自動對焦。此外，Super QPD以單一透鏡覆蓋4個相鄰畫素，藉以檢測水平與垂直的相位差，有助於智慧型手機相機用戶得以更準確、更快速的自動對焦。

該感光元件提供用戶以每秒30幀（fps）拍攝8K影片、120fps拍攝4K影片，並將視野損失減至最低。行動裝置用戶更可藉由Super QPD解決方案，拍出如同電影質感的畫面。

以「Tetra²pixel」技術實現極致低光源攝影體驗

ISOCELL HP3亦提供極致低光源攝影體驗，運用Tetra²pixel技術將相鄰的4個畫素合而為一，使0.56μm 200MP規格的感光元件，化身為1.12μm 50MP感光元件；或將相鄰的16個畫素合而為一，形成2.24μm單一大畫素、解析度12.5MP的感光元件。該項技術能模擬畫素尺寸更大的感光元件，即使處於室內或夜間等昏暗環境，亦可拍攝出更明亮、更生動的影像。

為最大化手機感光元件的動態範圍，ISOCELL HP3採用更進階的Smart-ISO Pro功能，結合高、低ISO模式的雙轉換增益，產生高動態範圍（HDR）影像。Smart-ISO Pro升級版具備低、中、高三種ISO模式，進一步拓展感光元件的動態範圍，更能使其呈現4兆色（14-bit色彩深度），是前一代680億色（12-bit）的64倍。歸功於交錯式HDR及Smart-ISO Pro等技術加持，ISOCELL HP3亦可根據拍攝時的環境照明狀態，在兩種解決方案間切換，以產生高品質HDR影像。

Samsung ISOCELL HP3目前處於送樣階段，預計今年投入量產。