Bộ phận Bán dẫn của Sony vừa thông báo rằng họ vừa phát triển thành công cảm biến hình ảnh CMOS xếp chồng đầu tiên trên thế giới, với các pixel transistor 2 lớp (2-layer transistor pixels) giúp tăng gấp đôi khả năng thu nhận ánh sáng.
Sony giải thích rằng các cảm biến hình ảnh thông thường đặt điốt quang (photodiode) và transistor pixel trên cùng một chất nền, nhưng trong thiết kế mới này, họ có thể tách chúng thành các lớp chất nền khác nhau. Kết quả là cảm biến sẽ tăng mức tín hiệu bão hòa, về cơ bản là khả năng thu thập ánh sáng, lên gấp đôi, từ đó cải thiện đáng kể cho dải tần nhạy sáng (dynamic range) và giảm nhiễu.
Mức tín hiệu bão hòa không đồng nghĩa trực tiếp với khả năng thu thập ánh sáng của cảm biến, nhưng nó lại là yếu tố kiểm soát chính ảnh hưởng đến mức độ chính xác của cảm biến, có thể diễn giải thông tin ánh sáng trong môi trường thiếu sáng. Nói chung, về cơ bản, cải tiến này cuối cùng sẽ tăng gấp đôi khả năng thu thập ánh sáng.
Các cảm biến CMOS xếp chồng thông thường sử dụng cấu trúc 1 chip pixel được tạo thành từ những pixel chiếu sáng phía sau, xếp chồng lên nhau trên chip logic – nơi hình thành các mạch xử lý tín hiệu. Trong mỗi con chip, các điốt quang chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện, và những transistor pixel điều khiến tín hiệu được đặt cạnh nhau trên cùng một lớp.
Kiến trúc mới của Sony rõ ràng là 1 tiến bộ đối với công nghệ cảm biến hình ảnh CMOS xếp chồng lên nhau, giúp tách những điốt quang và transistor thành những chất nền riêng biệt, được xếp chồng lên nhau thay vì cạnh nhau. Sony cho biết, công nghệ xếp chồng mới giúp áp dụng các kiến trúc cho phép tối ưu hóa những lớp điốt quang và transistor pixel, do đó tăng gấp đôi mức tín hiệu bão hòa so với các cảm biến hình ảnh thông thường, từ đó mở rộng dải tần nhạy sáng.
Sony cho biết: “Ngoài ra, do các transistor pixel không phải cổng chuyển đổi (TRG), bao gồm transistor đặt lại (RST), transistor chọn lọc (SEL) và transistor amp (AMP), chiếm một lớp điốt quang, nên các transistor amp có thể được tăng kích thước. Bằng cách tăng kích thước transistor amp, Sony đã thành công trong việc giảm đáng kể nhiễu khi hoạt động trong ban đêm.”
Kết quả là những bức ảnh sẽ có dải tần nhạy sáng rộng hơn (phơi sáng tốt hơn trong những bức ảnh có ánh sáng nền quá khắc nghiệt hoặc trong điều kiện tối mờ) cũng như mức độ nhiễu thấp hơn trong mọi bức ảnh chụp trong môi trường tối. Sony đặc biệt lưu ý rằng công nghệ này sẽ tạo ra hình ảnh chất lượng ngày càng cao cho nhiếp ảnh di động. Cấu trúc pixel của công nghệ mới sẽ cho phép pixel duy trì hoặc cải thiện các thuộc tính hiện có của chúng, đồng thời giúp kích thước pixel nhỏ hơn.
Lưu ý cuối cùng đặc biệt quan trọng, bởi nó báo hiệu Sony tin tưởng rằng họ đã tìm ra cách để cải thiện rõ rệt đối với chất lượng ảnh chụp từ cảm biến di động. Tóm lại, chất lượng chụp ảnh trên thiết bị di động rất có thể sẽ chứng kiến một bước nhảy vọt về hiệu năng nhờ bước đột phá này.
Đáng tiếc, Sony không đề cập cụ thể kế hoạch cũng như thời điểm sản xuất những cảm biến sử dụng công nghệ mới này ở quy mô lớn, nhưng công ty cho biết họ sẽ tiếp tục tung ra các bản nâng cấp cho thiết kế nhằm nâng cao chất lượng hình ảnh hơn nữa đối với các cảm biến lớn và nhỏ.
Nguồn: PetaPixel
Mức tín hiệu bão hòa không đồng nghĩa trực tiếp với khả năng thu thập ánh sáng của cảm biến, nhưng nó lại là yếu tố kiểm soát chính ảnh hưởng đến mức độ chính xác của cảm biến, có thể diễn giải thông tin ánh sáng trong môi trường thiếu sáng. Nói chung, về cơ bản, cải tiến này cuối cùng sẽ tăng gấp đôi khả năng thu thập ánh sáng.
Các cảm biến CMOS xếp chồng thông thường sử dụng cấu trúc 1 chip pixel được tạo thành từ những pixel chiếu sáng phía sau, xếp chồng lên nhau trên chip logic – nơi hình thành các mạch xử lý tín hiệu. Trong mỗi con chip, các điốt quang chuyển đổi ánh sáng thành tín hiệu điện, và những transistor pixel điều khiến tín hiệu được đặt cạnh nhau trên cùng một lớp.
Sony cho biết: “Ngoài ra, do các transistor pixel không phải cổng chuyển đổi (TRG), bao gồm transistor đặt lại (RST), transistor chọn lọc (SEL) và transistor amp (AMP), chiếm một lớp điốt quang, nên các transistor amp có thể được tăng kích thước. Bằng cách tăng kích thước transistor amp, Sony đã thành công trong việc giảm đáng kể nhiễu khi hoạt động trong ban đêm.”
Lưu ý cuối cùng đặc biệt quan trọng, bởi nó báo hiệu Sony tin tưởng rằng họ đã tìm ra cách để cải thiện rõ rệt đối với chất lượng ảnh chụp từ cảm biến di động. Tóm lại, chất lượng chụp ảnh trên thiết bị di động rất có thể sẽ chứng kiến một bước nhảy vọt về hiệu năng nhờ bước đột phá này.
Đáng tiếc, Sony không đề cập cụ thể kế hoạch cũng như thời điểm sản xuất những cảm biến sử dụng công nghệ mới này ở quy mô lớn, nhưng công ty cho biết họ sẽ tiếp tục tung ra các bản nâng cấp cho thiết kế nhằm nâng cao chất lượng hình ảnh hơn nữa đối với các cảm biến lớn và nhỏ.
Nguồn: PetaPixel
