Цифровые камеры благодаря смартфонам давно стали вездесущими, и мало кто задумывается, в каких количествах выпускаются используемые в их составе компоненты. Между тем, президент Sony Ёсихиро Ямагути (Yoshihiro Yamaguchi) в интервью Nikkei недавно подтвердил, что за время своего присутствия на рынке компания успела поставить 20 млрд датчиков изображений для цифровых камер, в том числе смартфонных камер.

Источник изображения: Sony

Что характерно, середину этого пути Sony успела пройти к маю 2019 года, и для удвоения результата ей потребовалось чуть более пяти лет. Производитель не считает, что рынок демонстрирует признаки насыщения, а потому будет наращивать мощности по выпуску датчиков изображений. Поскольку на западе острова Кюсю в префектуре Кумамото уже начало работать предприятие TSMC по выпуску чипов для Sony, здесь же последняя строит и новое предприятие по выпуску датчиков изображений. Свою деятельность в этой сфере Sony начала ещё в восьмидесятые годы прошлого века.

Тем не менее, позициям японского гиганта на рынке компонентов для камер смартфонов начала угрожать Samsung Electronics. По крайней мере, некоторые источники приписывают Apple намерения начать оснащение iPhone датчиками изображений Samsung. Слухи указывают, что как минимум 48-мегапиксельная камера этих смартфонов с широкоугольной оптикой будет поставляться Samsung. До сих пор Sony была основным поставщиком датчиков изображений для смартфонов Apple.

Во втором квартале текущего фискального года, который начался в апреле, Sony продемонстрировала рост выручки от поставки датчиков изображений на 32 % до $3,4 млрд, хотя общая выручка компании увеличилась всего на 3 % до $19,44 млрд. Операционная прибыль подразделения выросла почти в два раза до $589 млн.

Компания Samsung представила три новых датчика изображения, предназначенных для основных, а также вспомогательных камер смартфонов: ISOCELL HP9, ISOCELL GNJ и ISOCELL JN5.

Источник изображений: Samsung

Среди новинок особенно выделяется ISOCELL HP9. Это первый на рынке 200-мегапиксельный датчик для мобильных камер с телеобъективами. Сенсор выполнен в формате 1/1.4 дюйма и содержит 200 млн пикселей размером 0,56 мкм каждый. В пресс-релизе Samsung указано, что благодаря запатентованным высокопреломляющим микролинзами из нового материала получилось значительно поднять светосилу HP9, с помощью точного направления света на соответствующие цветовые фильтры. Это обеспечивает повышение на 12 % светочувствительности и контрастности автофокусировки на 10 %, а также позволяет получить более яркое изображение с лучшей цветопередачей и более точной фокусировкой, по сравнению с предыдущими аналогичными решениями Samsung.

ISOCELL HP9

Использующаяся в датчике ISOCELL HP9 технология Tetra²pixel объединяет 16 пикселей в один виртуальный размером 2,24 мкм. HP9 также поддерживает режимы двукратного или четырёхкратного внутрисенсорного масштабирования и может обеспечивать 12-кратный гибридный зум в сочетании с трёхкратным телеобъективом.

ISOCELL GNJ

ISOCELL GNJ — это датчик формата 1/1,57 дюйма с разрешением 50 Мп, технологией Dual Pixel и размером пикселей 1,0 мкм. Главная особенность датчика заключается в наличии двух фотодиодов в каждом пикселе, что обеспечивает быструю фокусировку. В этом сенсоре используется улучшенные материалы с глубокой изоляцией (DTI), где переход от поликремния к оксиду кремния позволил минимизировать перекрёстные помехи между соседними пикселями. Кроме того, датчик обладает повышенной энергоэффективностью. Производитель отмечает 29-процентное снижение энергопотребления в режиме предварительного просмотра и 34-процентное в режиме съёмки видео в разрешении 4K при 60 кадрах в секунду.

ISOCELL JN5

ISOCELL JN5 — это ещё один датчик с разрешением 50 Мп, но куда более компактного формата 1/2,76 дюйма, с пикселями размером 0,64 мкм. Он включает в себя технологию двойного вертикального переноса (VTG) для улучшения переноса заряда внутри пикселей и снижения шума в условиях чрезвычайно низкой освещённости. Также Samsung выделяет в JN5 технологию Super Quad Phase Detection (четырёхфазное обнаружение, Super QPD), улучшающую автофокусировку. Размеры датчика позволяют создавать на его основе вспомогательные и фронтальные камеры.

В своём пресс-релизе Samsung не сообщила, когда указанные сенсоры появятся в смартфонах. Однако, как передаёт портал GSMArena, во флагманском смартфоне Vivo X100 Ultra используется телефотокамера на базе ISOCELL HP9.

Компания STMicroelectronics выпустила самые большие в мире датчики изображений с разрешением примерно 18К × 18К пикселей. На одной 300-мм кремниевой пластине можно изготовить всего четыре таких сенсора. Это не процессор Cerebras размером с целую пластину, но всё равно — это кремниевый чип, который не может не впечатлить.

Источник изображений: STMicroelectronics

Датчик разработан и производится для уникальной цифровой камеры Big Sky. Камера, в свою очередь, разрабатывалась для съёмок видеоматериалов для самого большого в мире сферического кинотеатра MSG Sphere в Лас-Вегасе. Благодаря огромному и производительному датчику камера снимает видео на 316-Мп сенсор со скоростью 120 кадров в секунду с производительностью 60 Гбайт/с.

Чтобы успевать записывать материал камера подключается к специальному накопителю по нескольким оптическим интерфейсам. С питанием инженерам тоже пришлось повозиться, ведь только один датчик потребляет 23 Вт.

Спецификации датчика изображений

Внешние размеры датчика для камеры Big Sky составляют 8,31 × 9,92 см. Выше на снимке можно увидеть его сравнение с современным датчиком для цифровой камеры. Подобное решение нельзя назвать массовым, но мелкосерийное производство датчиков и камер наверняка будет продолжено.

В разработку и подготовку к производству датчиков было вложено немало средств, и они должны окупиться. Вместе с тем возникают опасения, что отснятый в высочайшем разрешении материал потребует ещё больше цифровых хранилищ, а ведь их можно использовать для чего-то более ценного, чем рядовые, в общем-то, шоу.

Сферический кинотеатр MSG Sphere в Лас-Вегасе. Источник изображения: Sphere Entertainment

Европейские учёные изобрели и испытали технологию производства не содержащих ядовитых веществ инфракрасных датчиков. До сих пор подобные датчики содержали ртуть, фосфор, свинец и другие вещества не совместимые со здоровьем человека. Открытие безопасных материалов позволит повсеместно внедрить инфракрасное зрение, что подтолкнёт производство, робототехнику и улучшит качество жизни людей.

Источник изображения: ICFO

Исследователи из испанского Института фотонных наук (ICFO) совместно со специалистами из дочерней компании Qurv разработали новый тип квантовых точек, чувствительных к диапазону 1–2 мкм (SWIR, short wave infrared или коротковолновый инфракрасный диапазон). Квантовые точки называют квантовыми не только за то, что они работают на принципах квантовой физики.

Квант в оригинале — это порция чего-то. Квантовые точки — это «порции» полупроводников нанометрового размера, которые действуют как отдельный элемент. В случае квантовых точек в составе датчиков изображения они поглощают свет одной длины волны и/или генерируют свет другой длины волны. Чувствительные к инфракрасному диапазону квантовые точки улавливают свет в этом диапазоне, а излучают его в видимом.

Как вариант для изготовления массива квантовых точек используется технология осаждения или синтеза из коллоидных растворов. Традиционно прекурсоры для таких растворов создавались с использованием фосфина. Исследователи заменили это токсичное вещество безопасным соединением теллурида серебра (Ag₂Te). Изготовленные таким образом квантовые точки использовали для создания SWIR-фотоприёмника. Опытный фотоприёмник продемонстрировал отличные характеристики в спектральном диапазоне от 350 до 1600 нм с линейным динамическим диапазоном, превышающим 118 дБ.

Затем учёные собрали полноценную матрицу на базе традиционных CMOS-элементов. Испытания матрицы показали, что всё работает без нареканий. Так, новые инфракрасные датчики помогли увидеть кремниевую пластину на просвет (кремний прозрачен для инфракрасных лучей), а также визуализировали изображение предметов в пластиковой бутылке с мутным раствором жидкости, которые не были видны для обычного взгляда.

Безопасные для здоровья и чувствительные к инфракрасному свету квантовые точки можно использовать повсеместно, уверены учёные. От нанесения на обычные оконные стёкла до систем машинного зрения и установки в смартфоны и гарнитуры. Они помогут видеть сквозь туман, снег и ночь, анализировать состав продуктов, помогать спасателям и медикам.

Компания Samsung объявила, что её датчики изображения нового поколения ISOCELL со сверхвысоким разрешением 200 Мп и технологией Remosaic смогут применяться в телефотокамерах смартфонов. Это устранит разрыв между основными (широкоугольными) и телефотокамерами смартфонов.

Источник изображений: Samsung

В настоящее время даже в смартфонах высокого класса камеры с телеобъективом имеют меньший размер и разрешение сенсора, чем основная широкоугольная камера, а их качество изображения и цветопередача хуже. Устранение этого разрыва между широкоугольными и телеобъективами в последнее время стало ключевой задачей для индустрии смартфонов. И Samsung предлагает для этого использовать 200-Мп датчики изображения.

Датчики ISOCELL с разрешением 200 Мп демонстрируют впечатляющие возможности масштабирования, поэтому Samsung планирует превратить телеобъективы на смартфонах во «вторую основную камеру». Во-первых, применение датчиков изображения ISOCELL на 200 Мп в паре с телеобъективом позволит расширить диапазон зума без потерь качества. Например, с 3-кратным телеобъективом и сенсором 200 Мп камера сможет снимать без потерь с диапазоном приближения от 3-кратного до 6-кратного и даже до 12-кратного.

Во-вторых, камерам на датчиках изображения ISOCELL со сверхвысоким разрешением вообще не обязательно иметь телеобъектив, чтобы обеспечить зум без потери качества. Поэтому 200-Мп сенсоры Samsung могут обеспечить качественный зум даже на смартфонах без отдельного телеобъектива, например, на моделях среднего сегмента. Там единый модуль с разрешением 200 Мп может выполнять не только роль основной камеры, но и телефотокамеры с помощью кропа, при этом 4-кратный зум обеспечит качество изображения, сравнимое с камерой с настоящим телеобъективом.

Сенсоры ISOCELL HP2 и HP3 размером 1/1,3 и 1/1,4 дюйма соответственно с разрешением 200 Мп обеспечивают 2-кратное и 4-кратное масштабирование без потери разрешения благодаря алгоритму Remosaic. Сцена с 4-кратным зумом на примере ниже демонстрирует качество изображения, сравнимое с качеством изображения модуля с 3-кратным оптическим зумом.

Алгоритм Remosaic преобразует цветные пиксели по шаблону RGB Bayer, поэтому датчик с разрешением 200 Мп может обеспечить разрешение 12,5 Мп при 2-кратном или 4-кратном масштабировании без потери качества. Разрешение 12 Мп является стандартом де-факто для основной широкоугольной камеры современных смартфонов.

200-мегапиксельные сенсоры ISOCELL HP2 и ISOCELL HP3 улучшают детализацию и качество съёмки за счёт применения алгоритма Remosaic на основе глубокого обучения. В них использована технология Tetra²pixel, которая объединяет до 16 соседних пикселей для улучшения качества изображения при слабом освещении. Они также обеспечивают лучшую производительность HDR и повышенное количество кадров в секунду при серийной и видеосъёмке.

Наконец, эффект от использования 200-Мп сенсоров будет заметен в области портретной фотографии. Обычно портреты делают широкоугольным объективом, который заметно искажает близко расположенные объекты, что называют бочкообразной дисторсией. Камера с телеобъективом данной проблемы лишена.

Главная камера смартфона, которая зачастую имеет фокусное расстояние 24 мм, отлично подходит для фотографирования туристов на фоне пейзажа, но не для портретов, где лицо человека является главным объектом съёмки. А телеобъектив с фокусным расстоянием 85 мм и полем зрения 29° гораздо меньше искажает пропорции лица, что делает его более подходящим для портретной фотографии.

Ещё одна причина, по которой телеобъективы востребованы в портретной фотографии — эффект боке, размытие объектов не в фокусе. При прочих равных, чем больше фокусное расстояние, тем меньше глубина резкости, и тем сильнее размыт фон вокруг объекта, не отвлекая внимания от лица. Профессиональные фотографы обычно точно фокусируются на глазах модели, добиваясь исключительной выразительности снимков.

Компания Oppo объявила о стратегическом партнёрстве с компанией Sony, в рамках которого скоро будет выпущен первый смартфон, в котором будет использоваться инновационный двухслойный датчик изображения Sony Lytia с технологией двухслойных транзисторов.

Источник изображения: Oppo

Технология двухслойных транзисторов ранее дебютировала в составе многослойной CMOS-матрицы Exmor T IMX 888, которая используется в смартфоне Sony Xperia 1 V. Позже компания представила ещё два датчика изображения — IMX903 и IMX907, — в которых применяется та же технология.

Источник изображения: Oppo

Ключевой особенностью технологии двухслойных транзисторов Lytia является использование фотодиодов и транзисторов, расположенных в разных слоях. Первый слой помогает обнаруживать свет, а второй — обрабатывает и хранит информацию о свете. Камеры на основе технологии двухслойных транзисторов будут получать больше света, а значит на изображениях, полученных в условиях плохого освещения, будут присутствовать меньше шумов и больше деталей.

Источник изображения: Sony

Как сообщает портал GSMArena, ранее компания Vivo, которая как и Oppo входит в группу брендов, принадлежащих BBK, тоже объявила о партнёрстве с Sony касательно датчиков Lytia. Сенсоры на основе многослойных транзисторов будут использоваться в будущей серии флагманских смартфонов Vivo X100.

Sony, ведущий производитель датчиков изображения, планирует построить новую фабрику по производству этих полупроводниковых изделий. Это решение было принято в свете непрерывного роста спроса на сенсоры компании, особенно в сегментах смартфонов и автомобилей.

Источник изображения: Sony

Особый вклад в увеличение спроса внесла компания Apple, использующая сенсоры Sony в своих смартфонах. Высокий спрос быстро приближает Sony к пределам производственных возможностей. Похожая ситуация характерна и для других производителей полупроводников, особенно когда речь идёт о сотрудничестве с Apple. Вместо того, чтобы откладывать сроки выполнения заказов, Sony выбрала путь активного развития.

Источник изображения: Counterpoint Research

Недавно Sony объявила о впечатляющем росте использования её сенсоров, особенно в сегменте смартфонов. Рост наблюдается во всех категориях и не ограничивается только премиальным сегментом. Кроме того, в будущем ожидается рост и в автомобильной отрасли благодаря растущей автоматизации транспортных средств. Без множества датчиков, включая камеры, здесь не обойтись. Ранее Sony не была крупным игроком в этом секторе, но теперь стремится занять лидирующие позиции.

Рост продаж сенсоров Sony в премиальном сегменте смартфонов. Источник изображения: Sony

Для реализации этих амбициозных планов необходимо расширение производства. Sony поняла это несколько лет назад и совместно с TSMC и Denso (JASM) двигалась в этом направлении. Однако это оказалось лишь частью решения. Несмотря на недавнее расширение производства JASM, в будущем его, вероятно, будет недостаточно. Поэтому Sony планирует строительство новой фабрики, приобретая для этого участок площадью 270 000 квадратных метров.

Рост продаж сенсоров Sony в автомобильной промышленности. Источник изображения: Sony

Пока нет точного графика реализации этих планов. Согласно текущим отчётам, компания проявляет осторожность, поскольку экономика испытывает сложности. Однако к концу этого года покупку земли планируется завершить.

Планируемая покупка земли недалеко от текущего производства. Источник изображения: Sony

Полупроводниковая промышленность играет важную роль в современном мире, и спрос на сенсоры изображения продолжает расти. Sony, как лидер в этом секторе, делает ставку на инновации и расширение, чтобы удовлетворить растущий спрос. Строительство новой фабрики является частью стратегии Sony по укреплению своего положения на рынке и ответом на текущие тенденции.

Компания Sony, вероятно, не понесёт серьёзных убытков из-за ограничений на экспорт полупроводников в Китай со стороны США, Японии и Нидерландов, заявил в четверг исполнительный директор Sony Semiconductor Solutions Теруши Симидзу (Terushi Shimizu). Компания может пострадать из-за того, что новые экспортные ограничения США могут затронуть датчики изображения Sony для камер видеонаблюдения, отметил Симидзу, но влияние «будет незначительным».

Источник изображения: Sony Semiconductor

Sony — крупнейший в мире производитель датчиков изображения, широко используемых в смартфонах, автомобилях и многих других устройствах. Полупроводниковое подразделение Sony продемонстрировало рекордные продажи и операционную прибыль в октябре-декабре, чему способствовал устойчивый спрос на датчики изображения и ослабление иены. Основным конкурентом в этой сфере является южнокорейская компания Samsung Electronics.

Соединённые Штаты объявили о новых ограничениях поставок полупроводников в Китай в октябре прошлого года, чтобы замедлить технологический и военный прогресс Пекина. Нидерланды и Япония в прошлом месяце также договорились об ограничениях на экспорт чипов, хотя подробности пока не озвучены.

Негативное влияние санкций на продажи Sony прогнозируется на уровне 7,5 миллионов долларов, это менее 1 % от общего дохода Sony Semiconductor. Общий объём продаж этого подразделения прогнозируется на уровне 10,68 млрд долларов за отчётный год, заканчивающийся 31 марта 2023 года.

Симидзу пояснил, что более широкие экспортные ограничения мало повлияют на деятельность компании по производству полупроводников, так как подразделение, как правило, не работает с самыми современными микросхемами. Также он спрогнозировал восстановление спроса на смартфоны во второй половине 2023 года. По данным исследовательской компании IDC, мировые поставки смартфонов достигли 1,2 миллиарда единиц в 2022 году, что является самым низким показателем с 2013 года.

Полупроводниковое подразделение Sony инвестирует 500 миллионов долларов в совместное предприятие с Taiwan Semiconductor Manufacturing Co (TSMC). Этот шаг направлен на обеспечение стабильных поставок логических микросхем, используемых для производства датчиков изображения. Планируется, что завод совместного предприятия в Японии стоимостью 8,6 миллиарда долларов начнёт производство к концу 2024 года, и в прошлом месяце TSMC заявила, что рассматривает возможность строительства второго завода в Японии.

Исполнительный директор Sony Semiconductor уверен, что подразделение «в значительной степени находится на пути к достижению 60 % доли рынка на мировом рынке датчиков изображения к марту 2026 года по сравнению с 43 % в прошлом году».