▲ 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。

三星最新推出的感光元件結合超高解析度、快速自動對焦，以及無與倫比的低光源成像表現，隨手捕捉無懈可擊的細節。請參閱以下文章，了解ISOCELL HP1如何改變行動攝影的遊戲規則。

200MP畫素

ISOCELL HP1的超高解析度堪稱行動攝影技術的一大進展。奠基於三星先進的0.64μm畫素，ISOCELL HP1為業界首款支援200MP的感光元件。

ISOCELL HP1的突破性畫素規格，供用戶捕捉珍貴時刻的真實樣貌，即使經過裁切或放大，仍能保有令人驚艷的細節。此感光元件亦採用三星最新的4×4混合畫素合併技術，可依據拍攝環境調整畫素配置，並搭載精密、基於深度學習的軟體Remosaic算法，協助用戶極致發揮200MP感光元件的優勢。

ISOCELL HP1畫素合併技術支援超清晰8K錄影功能，可將視野損失減至最低。其運作原理為合併相鄰的四個畫素，形成達1.28μm尺寸的單一大畫素，讓用戶以30fps幀率拍攝史詩級8K影片，或以120fps幀率拍出震撼人心的4K慢動作內容。

點亮黑夜

ISOCELL HP1結合畫素合併技術、Smart-ISO以及多重取樣技術，大幅提升黑暗場景的成像清晰度，告別低光源攝影的粗糙顆粒感。

於低光源環境下，ISOCELL HP1卓越創新的4×4混合畫素合併技術能將相鄰的16個畫素合而為一，形成2.56μm單一大畫素。此技術大幅提升感光元件的進光量，產生較低雜訊且明亮的12.5MP影像。

此外，ISOCELL HP1搭載的Smart-ISO技術能依據光源條件智慧調整參數。於昏暗環境中切換至High ISO模式，產生更明亮清晰的照片；而在光線充足環境中，則選用Low ISO模式，確保色彩精準度，並避免過曝狀況產生。最後，此感光元件的多重取樣技術能分析各畫素的多個讀出值，並將數值平均以降低雜訊。

生動的HDR照片

歸功於交錯式HDR以及Smart-ISO Pro等頂尖技術加持，ISOCELL HP1結合水晶般清晰的細節與生動色彩，讓照片更加出色動人。

交錯式HDR能使感光元件達100dB的寬動態範圍，其為一種快速、高效的高動態範圍成像方法，以短、中、長曝光時間拍攝多個畫面，使明亮與陰影區域的表現更精準。接著，其將多張不同曝光的照片疊合處理成單一影像，如此即便處混合光源環境，亦能獲得清晰銳利的成像。ISOCELL HP1亦支援Smart-ISO Pro功能，其強化前代Smart-ISO效益，產生更銳利的影像、減少移動假影，進一步提升HDR影片的錄製成果。

高速對焦

三星為ISOCELL HP1配備快速精準的自動對焦功能，協助用戶輕鬆捕捉稍縱即逝的瞬間。其最大幕後功臣為Double Super PD相位檢測技術，該技術使用的自動對焦畫素數量為Super PD的兩倍。畫素頂部覆有AF微透鏡，讓用戶以更快的速度對焦移動中的物體，紀錄觸動人心的畫面。

ISOCELL HP1專為行動攝影新紀元而生，於動靜之間掌握每一刻精采；搭載突破性的解析度及尖端技術，引領使用者進入細節滿滿的驚艷新視界。

1.08億畫素加持，細節刻畫更細膩

ISOCELL HM3具備1.08億個經最佳化的0.8um畫素，得以提升清晰度、捕捉更絲絲入扣的影像細節。為進一步提升感光度和色彩逼真度，ISOCELL HM3採用三星的新世代ISOCELL 2.0畫素隔離技術，提升每個畫素的成像表現。ISOCELL技術的運作原理，在畫素之間形成一道物理性屏障，以減少色彩干擾並避免光損耗。透過ISOCELL 2.0技術的助力，三星運用進化的彩色濾光片隔離材料，大幅提升感光度與色彩逼真度。

ISOCELL HM3亦採用Nonapixel技術，提升低光環境的成像表現。於低光源環境時，該影像感測 器能將九個相鄰的畫素合而為一，產生尺寸更大的單一畫素效果，藉以提升進光量，獲得更明亮清晰的成像，並減少畫面雜訊。ISOCELL HM3亦採用進化的Re-mosaic演算法，重新排列1.08億個畫素，於明亮場景中發揮最佳效果，產生最佳化的高解析度影像。

以生動色彩讓影像逼真至極

一組真正卓越的影像感測器，須具備靈活自如的調節能力，駕馭不同光源的拍攝條件以捕捉高畫質影像。ISOCELL HM3搭載Smart-ISO，透過高低兩種ISO模式的轉換增益值，可供相機依照明條件智慧選取最佳設定值。

光線充足的環境拍攝時，為使色彩表現更逼真，並減少影像過曝，ISOCELL HM3會選擇低 ISO模式。於低光源環境時，感測器則會切換至高ISO模式，以確保成像明亮且清晰動人。此外，為進一步提升夜拍的成像水準，ISOCELL HM3採用多次取樣技術；運用多個影格解讀單一場景並取其平均值，藉以減少成像中的雜訊。用戶最終將獲得粗糙顆粒感降低且更清晰銳利的夜拍成像。

此外，Smart-ISO Pro可供用戶於混合光源的環境下，藉由寬廣的動態範圍捕捉出色影像，將攝影技術推升至全新境界。身處混合光源環境時，影像感測器將結合高低ISO感光度的讀取值，產生一張12-bit色彩深度的高畫質照片。為進一步擴大動態範圍，ISOCELL HM3亦搭載交錯式HDR功能，以快速且高效能的方式生成高動態範圍影像。交錯式HDR逐行對畫素矩陣進行滾動式快門（rolling shutters）曝光，以短、中、長的曝光時間拍攝多個畫面，接著將每行畫素個別傳送至行動處理器。因此，即使在混合光源的條件下攝影－例如日落或窗戶灑進日光的室內環境，也能獲得清晰、生動的影像。

清楚捕捉動態瞬間

拍攝動態場景時，沒有什麼比自動對焦更重要了。ISOCELL HM3搭載Super PD Plus，可運用微透鏡覆蓋相位以偵測對焦點，實現快速、準確的自動對焦。借助自動對焦微透鏡的最佳化曲率，ISOCELL HM3的進階相位偵測自動對焦（PDAF）功能，供用戶於黑暗中，持續對焦快速移動的物體，以清晰的解析度捕捉動態瞬間。

更令人雀躍的是，ISOCELL HM3支援8K高畫質錄影，讓用戶能拍攝高畫質影片、鉅細靡遺地捕捉清晰影像，不錯過任何珍貴畫面。此外，感測器亦能使用戶錄製慢動作影片，包括每秒120幀的4K影片，以及每秒240幀的HD影片，效果令人驚嘆不已。

ISOCELL HM3影像感測器神助攻，供用戶隨手捕捉新世代照片與影片，將智慧型手機攝影提升至嶄新境界。

三星電子感光元件事業部執行副總裁Duckhyun Chang表示：「ISOCELL感光元件及其相關技術已取得了重大進展，提供媲美高階專業相機的畫質與效能。三星最新力作ISOCELL GN2搭載創新的全向自動對焦解決方案－Dual Pixel Pro，提升捕捉精彩瞬間的靈敏性。此外，在Smart ISO Pro和一系列先進畫素技術助攻下，GN2能拍出更栩栩如生的照片。」

在影像解析度方面，1/1.12吋的ISOCELL GN2堪稱一款全方位感光元件。GN2擁有5000萬個1.4μm單一尺寸畫素，能於一般光源條件下，生成細膩至極的照片。而於室內等低光源環境拍攝時，則將四個畫素合而為一，模擬更大的2.8μm畫素以提升進光量，產出更明亮、更清晰的影像。

對於追求畫面細節表現，或經常需要裁切影像等後製處理的用戶，ISOCELL GN2還能拍出100Mp解析度照片。此模式下，GN2透過智慧Re-mosaic演算法將彩色畫素重新排列，產生綠、紅、藍色三層50MP影像，接著將這些影像放大與合成，最終產生一張解析度高達100Mp的超高畫質照片。

ISOCELL GN2為三星首款支援Dual Pixel Pro技術的感光元件，該技術是三星迄今最先進的相位檢測自動對焦解決方案。影像感測器中的每個畫素，皆配置兩個光電二極體，Dual Pixel Pro透過一億個相位檢測點，實現超高速自動對焦效果。另外，Dual Pixel Pro藉由一分為二的畫素提供全向對焦，不僅使用和Dual Pixel相同的直向分割，Dual Pixel Pro亦採用對角線分割。對角線分割有助於提升檢測畫面上、下方對焦效能，即使當橫向圖案毫無變化時，也能實現快速對焦。由於感測器上的每個畫素，都能發揮對焦作用，因此ISOCELL GN2在低光源對焦、追蹤移動物體上，均具有更出色的表現。

在混合光源條件下攝影時，例如日落或從窗戶灑進日光的室內環境，ISOCELL GN2可藉由交錯式HDR功能提升動態範圍，這是一項多時分工（time-multiplexed）的HDR技術，逐行對畫素矩陣進行滾動式快門（Rolling Shutters）曝光，以短、中、長的曝光時間拍攝多個畫面。透過最大化動態範圍，確保場景中的明亮與陰影區域，都具有更豐富的細節、更生動的色彩呈現，使其成為高反差場景攝影的最佳解決方案。相較於前一代的即時HDR，交錯式HDR能減少感測器24%耗能，進而改善整體影像系統的能源效率。

另外，ISOCELL GN2亦支援Smart ISO與Smart ISO Pro。其中Smart ISO能智慧設定感測器的轉換增益值（Conversion Gain），以最佳ISO值拍攝照片；於明亮室外環境使用低ISO，而昏暗室內環境使用高ISO。不同於Smart ISO採用來自照片的單一ISO讀出值，進化的Smart ISO Pro透過場景內雙轉換增益（Intra-scene Dual Conversion Gain，iDCG）解決方案，同時自高與低ISO兩者讀取數值，以快速生成具有更高動態範圍的影像，同時減少移動假影。此外，在極度低光源的環境下，Smart ISO Pro還能以高ISO快速拍攝及處理多張照片，提升感光度至近乎百萬ISO水準，將行動夜間攝影技術推升至全新境界。

GN2不僅讓拍照體驗變得更有樂趣與創意，以更具戲劇張力的效果捕捉動人時刻，還能將平凡的日常點滴，化為史詩級短片。ISOCELL GN2感光元件支援FHD 480fps或4K 120fps高畫質錄影，為行動錄影開啟無限可能。

Samsung ISOCELL GN2目前已進入量產階段。

「動態範圍」係指一個場景中最亮與最暗處的比值，亦為智慧型手機能否拍出鮮明影像的關鍵。然而，即使是市面上最頂級的數位相機，也無法媲美人眼的動態範圍。

為打造最高動態範圍的手機相機，三星工程師為行動影像感光元件開發創新高動態範圍（HDR）解決方案－Smart-ISO Pro。

影像感光元件如何捕捉光線

欲了解Smart-ISO Pro如何創造栩栩如生的影像，首先必須知道影像感光元件如何捕捉光線，及光線靈敏度如何運作。

於數位攝影領域，轉換增益值決定影像感光元件對光線的靈敏度，並將光轉為電壓。在低光源環境中，若轉換增益值過低，可能無法拍出暗處的細節；反之，當光線充足時，若轉換增益值過高，影像感光元件便無法保留足夠的色彩資訊。

大多數智慧型手機的行動影像感光元件，其轉換增益值為固定數值，故難以在不同光源環境下拍出品質一致的照片。若在光源忽高忽低的混合環境中（如逆光人像照），挑戰則更加艱鉅。

專業攝影，簡易上手

為確保智慧型手機相機於不同光源皆能拍攝清晰生動的照片，三星於影像感光元件導入Smart-ISO技術，使其搭載雙轉換增益－即高ISO和低ISO模式，如此一來，相機即能依據環境調整至最佳設定。

當光線不足時，高ISO模式會將光轉換為高增益電壓，保留暗處細節並減少雜訊；而低ISO模式則極大化個別畫素的電容量，避免照片過於飽和，並加強亮部色彩還原。

成功開發Smart-ISO技術後，三星工程師則開始研究如何在單一影像感光元件中結合雙轉換增益，以提高動態範圍。HDR解決方案Smart-ISO Pro遂應運而生，每次拍攝時，影像感光元件將同時運用高ISO和低ISO模式，拍出品質一流的HDR照片。

使用智慧型手機拍照時，Smart-ISO Pro首先將該場景的光線資訊，分別轉換為高ISO和低ISO模式的電壓訊號；接著將兩種結果自動結合為最終的高動態範圍成像。透過此技術，影像感光元件可凸顯暗處細節、維持亮處自然色彩，使照片栩栩如生。

令人驚豔的豐富色彩

Smart-ISO Pro技術除了清晰捕捉明暗處對比，其12-bit色彩深度更能呈現前所未見的逼真色彩。影像感光元件的畫素是以二進位元（bits）記錄色彩資訊，單一畫素的位元愈多，感光元件即可產生愈多色彩。

借助結合兩個10-bit影像的資訊，Smart-ISO Pro可呈現超過6,870億種色彩，為單一10-bit影像的10倍之多。若使用智慧型手機專業模式拍攝，可選擇以RAW格式儲存12-bit HDR影像，讓用戶無須妥協，隨心所欲調整曝光值、白平衡及顏色等項目。

三星致力打造專業級手機攝影體驗，此次Smart-ISO Pro技術與三星ISOCELL影像感光元件的整合，僅是其中一例。請觀賞以下影片，瞭解Smart-ISO Pro技術的實際運作及強大效果。