Samsung präsentiert ISOCELL: Innovative Bildsensortechnologie für Mobilgeräte der Premium-Klasse

Samsung Electronics Co. Ltd., ein führender Anbieter von modernsten Halbleiterlösungen, stellt unter dem Namen "ISOCELL" seine neue Pixel-Technologie für CMOS-Bildsensoren vor. Die neue Technologie erhöht die Lichtempfindlichkeit von Bildsensoren beachtlich und steuert auf effiziente Weise die Aufnahme von Elektronen. Dies sorgt auch in Umgebungen mit schwacher Beleuchtung für eine höhere Farbintensität. ISOCELL verbessert die Bildqualität und sorgt so bei Besitzern von Smartphones und Tablets, die mit der neuen Technologie ausgestattet sind, für ein gesteigertes Anwendererlebnis.

Foto: obs/Samsung Semiconductor Europe GmbH

Foto: obs/Samsung Semiconductor Europe GmbH

"Aufgrund von Weiterentwicklungen in der Pixel- und Prozesstechnologie machen es die Kameras in Smartphones und Tablets ihren Benutzern so einfach wie noch nie, gestochen scharfe Bilder aufzunehmen und mit anderen Personen in aller Welt zu teilen", sagt Taehoon Kim, Vice President of System LSI Marketing, Samsung Electronics. "Die ISOCELL-Technologie ist eine weitere Innovation, welche die Bildqualität auf ein neues Leistungsniveau anhebt und Samsungs technologische Führungsposition bei Bildsensoren für Mobilgeräte demonstriert."

Für die Qualität eines Bildsensors ist die Lichtmenge verantwortlich, die von den einzelnen Bildpunkten eines Sensor-Arrays erfasst werden. Da der Markt für Mobilgeräte bei konstanten Kamera-Abmessungen Produkte mit höherer Auflösung und immer besserer Bildqualität verlangt, mussten die Pixel-Größe reduziert und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit erhöht werden - eine Aufgabe mit großen Herausforderungen.

Um diese Herausforderungen zu meistern, konzentrierte man sich bei bisherigen Sensortechnologien auf die Verbesserung der Lichtabsorption der Pixel. So hat sich die Pixel-Technologie von FSI (Front Side Illumination) hin zur BSI (Back Side Illumination) entwickelt, bei der eine Fotodiode die fotoelektrische Effizienz steigert. Während sich die BSI-Technologie zunächst als sehr effizient erwies, zeigten sich bei der Reduzierung der Pixel-Abmessungen Grenzen zur Verbesserung der Bildqualität auf.

Aufbauend auf den bisherigen Fortschritten und dem Ziel, Bildsensoren für Mobilgeräte mit noch höherer Bildqualität bereitzustellen, hat Samsung bereits die Patentierung der nächsten Pixel Technologie Generation, auf ISOCELL-Technologie basierend, beauftragt. Bei der ISOCELL-Technologie gibt es eine physikalische Grenze zwischen benachbarten Bildpunkten, welche die einzelnen Pixel voneinander isoliert. Diese Isolation ermöglicht, dass mehr Fotonen von der Mikrolinse erfasst und von der Fotodiode des ursprünglichen Pixels aufgenommen werden. Dies minimiert ein unerwünschtes elektrisches Gegenkoppeln zwischen Pixeln und ermöglicht eine erweiterte FWC (Full Well Capacity).

Gegenüber herkömmlichen BSI-Bildpunkten senken die ISOCELL-Pixel das Übersprechen um etwa 30 Prozent. Dadurch ergibt sich eine höhere Farbtreue. Dies wiederum ermöglicht, dass die Originalfarbe mit der entsprechenden Schärfe und in den richtigen Farben reproduziert werden kann. Daraus ergibt sich eine um 30 Prozent erhöhte FWC und ein damit verbundener höherer Dynamikbereich.

Ein Bildsensor mit ISOCELL-Technologie kann ferner einen 20 Prozent größeren CRA (Chief Ray Angle) erreichen, was die Bauhöhe des Kameramoduls reduziert. Solche Kameramodule eignen sich für flache Mobilgeräte mit kleinem Formfaktor und anspruchsvollen Low-Z-Anforderungen.

Als erster Bildsensor von Samsung, der die neue Technologie enthält, nutzt den 8 Megapixel-Bildsensor S5K4H5YB ISOCELL-Pixel mit 1,12µm. Er hat ein optisches Format von ¼ Zoll. Der S5K4H5YB wird derzeit als Muster an Kunden ausgeliefert. Die Massenproduktion beginnt im vierten Quartal 2013.

Die Marktforschungsfirma Techno System Research geht davon aus, dass 2014 etwa 66 Prozent aller Smartphones Bildsensoren mit Auflösungen von 8MPixel oder höher enthalten werden.