移动影像技术的新趋势：三星、索尼和豪威的创新之路

当手机来到一英寸大底的时代后，影像的发展速度逐渐放缓，靠直接提升传感器尺寸面积这种简单粗暴、力大砖飞的方法已经不可行，消费者也开始考虑是否为了影像能力而牺牲手机体积和外观的必要性。如何在不改变传感器体积的情况下还能不断优化小传感器的素质，成为了传感器厂商的首要难题，在此环境下，三星、索尼、豪威均给出了不同但又相似的答卷。

三星ISOCELL——双垂直传输门（D-VTG）

随着移动端的CMOS的需求不断增长，促使三星电子将像素数量从1.08亿提升至2亿。然而，由于光学模块结构和图像传感器尺寸的限制，高分辨率要求下需要采用更小的像素尺寸，这意味着光电二极管的尺寸必须进一步缩小。为了应对这一挑战，三星持续改进基于FDTI结构的ISOCELL像素技术，成功实现了0.64μm的像素尺寸，并不断缩小DTI尺寸，优化等离子体辅助掺杂（PLAD），以保持满阱容量（full-wellcapacity）在6,000e-的水平。

D-VTG技术是三星在小像素方面的又一项制程突破，该技术实现了在每个像素上采用两个VTG的双垂直传输门(D-VTG)，并将其应用在了S5KHP2图像传感器上。得益于全新的双垂直传输门（D-VTG）技术，不仅提高了传输门电压的可控性，相比单管传输门VTG，极大地提高了传输能力，同时优化了VTG的间隙、深度和锥度斜率等参数，最大限度地提高了电子传输效率。

ISOCELLHP2是三星首款采用D-VTG技术，并具有足够满阱容量的图像传感器，实现了小尺寸高像素的特性。每个像素相比前一代2亿像素图像传感器多吸收了33%的电子（单颗像素fwc可达10000e），从而有效提高了色彩表现。随着满阱容量的增加，每个像素能够利用更多的电子，进一步提升了在强光条件下的色彩在线能力。

（S23UltraVSS22UltraVSiPhone14Pro，传感器均为1/1.3英寸，图源博主@冰宇宙）

从样张表现来看，采用D-VTG技术传感器S5KHP2的S23Ultra在高光表现下能够大幅降低过曝的问题，同时更准确的还原了物体本身的颜色。

索尼ExmorT：双层晶体管像素结构（DLT）

索尼开发了创新性的双层晶体管像素结构，将光电二极管和像素晶体管分离到不同的基片层上进行堆栈。这种结构使得饱和信号量大幅提升，扩大了动态范围并降低了噪点。采用这一结构，即使在较小的像素尺寸下，也能显著提升成像特性。

具体而言，索尼主要做出了两项改动：

分离光电二极管与像素晶体管，构建堆栈结构

索尼利用了SSS的堆栈技术，将过去分布在像素芯片上、负责将光转换成电信号的光电二极管与控制信号的像素晶体管层分离到不同的基片上，从而构建了堆栈结构，获得更大的电路空间。

光电二极管容量与放大晶体管尺寸的增加

基于分离光电二极管与像素晶体管层、构建堆栈结构，使光电二极管的容量得以扩大，并将饱和信号量提升了约2倍。最终成功扩大了代表可成像的明暗差范围的动态范围。

此外，它将传输控制晶体管（TRG）以外的复位晶体管（RST）、选择晶体管（SEL）和放大晶体管（AMP）等像素晶体管分布在没有光电二极管的基片层上，因此，可增加放大晶体管的尺寸。这一改进显著减少了在拍摄夜景等昏暗场景时容易产生的噪点。

在索尼给出的样张中不难看出，双层晶体管像素结构共有两个优点

1、减少过曝现象，扩大动态范围

2、暗光下减少噪点

豪威TheiaCel：横向溢出积分电容器（LOFIC）

横向溢出积分电容技术，其基本原理就是在手机影像传感器的每个光电二极管放置一个高密度电容，用来收集原本有可能因为饱和而溢出的光电子。这样一来，当光电二极管转化的光电子数量超过原本能承载的最大限度时，多余的光电子就会流到相邻的电容里，而不会因为溢出被“过曝”掉，这就让拍摄场景中的高光信息，更好地被传感器保留下来，让输出的成片也更为接近现实中的光影场景。

在未采用LOFIC之前，大小电容是不能互通的，现在两者可以一起使用，因此可以扩大fwc，同时还能实现单像素DCGHDR。

（荣耀Magic6Pro与荣耀Magic6至臻版样张对比，专业模式，快门锁定1/125秒，其余自动）

可以看到，在相同场景下，采用LOFIC的OV50K，ISO要比无LOFIC得OV50H要低很多，这意味着可以保留更多的细节，减少噪点。

总结

三星、索尼和豪威在移动影像领域都提出了创新的技术解决方案。

三星采用的双垂直传输门技术：实现了小像素也能有高fwc的目标，在高解析力的同时也能增加动态范围。

索尼采用得双层晶体管像素结构：提升了fwc，增加了动态范围同时，也降低了暗光下的噪点表现。

豪威采用的横向溢出积分电容器技术：大幅提升了fwc，提升动态范围。

这三者技术方向不同，但都着重提升了动态范围，不过需要知道的是，作为消费者，在了解动态范围只是传感器性能的一部分之外，我们还需要考虑其他因素对拍摄效果的影响，比如分辨率、高感控噪、拍摄速度和响应速度等，最终还是得实际体验后才能更清晰的认知自己的拍摄需求和喜好。