月初我們關(guān)注了坐擁許久 CIS（CMOS 圖像傳感器）龍頭寶座的索尼 Exmor 發(fā)家史，而千年老二，三星 ISOCELL 圖像傳感器的發(fā)展故事其實(shí)更勵(lì)志。

曾跟索尼類似，以前的三星其實(shí)也是一家相機(jī)廠商 —— 早在膠片時(shí)代，當(dāng)時(shí)三星旗下的「三星精密」（如今為韓華 Techwin）曾引入過日本美能達(dá)技術(shù)，生產(chǎn)過美能達(dá) HI-MATIC S、HI-MATIC SD 等機(jī)型 —— 后面三星精密被韓華集團(tuán)收購了，而日本美能達(dá)的相機(jī)和膠片業(yè)務(wù)被索尼收購，造就了如今索尼 α 系列相機(jī)。

膠卷時(shí)代的三星推出了多款緊湊型相機(jī)、單反，甚至在 1995 年收購了祿來，卻因?yàn)楹髞淼膩喼藿鹑谖C(jī)影響下，于 1999 年將祿來轉(zhuǎn)手。而三星相機(jī)的數(shù)碼之路其實(shí)早在 1993 年就開始了，與韓國科學(xué)技術(shù)院 KAIST 一起研發(fā) CCD 傳感器，并于 1996 年推出了首款數(shù)碼相機(jī) Kenox SSC-410N —— 這時(shí)的三星就已經(jīng)開始圖像傳感器的研發(fā)之路。

后來三星推出了卡片形態(tài)的小型數(shù)碼相機(jī) Digimax 系列，并在 2005 年與賓得合作開發(fā)相機(jī)，并由三星提供 CCD 圖像傳感器，于 2006 年推出了三星首款數(shù)碼單反相機(jī) GX-1S；直至 2008 年完成與賓得合作的最后一款作品 GX-20 后，就轉(zhuǎn)戰(zhàn)無反相機(jī)的開發(fā)，直到 2010 年三星推出了 NX 系列，借 NX10 成為世界上第一款 APS-C 畫幅的無反相機(jī)。

2012 年的 8 月份，三星推出了 Galaxy Camera 這款能上網(wǎng)、通話的 Android 相機(jī)；次年三星還在 APS-C 畫幅無反相機(jī)上如法炮制了 Galaxy NX，同樣支持 4G 網(wǎng)絡(luò)的連接。

早就瞄準(zhǔn)無反未來的三星于 2015 年推出了 NX500 后就此沉寂，于 2017 年正式宣布停止相機(jī)業(yè)務(wù)，三星相機(jī)自此成為歷史。

在三星的相機(jī)時(shí)代里，三星也推出過多款富有代表性的 CMOS 傳感器，特別是 2014 年三星推出了最旗艦的無反相機(jī) NX1，用的是一塊 2800 萬像素的 APS-C 畫幅的圖像傳感器 S5KVB2，在普遍 128nm 制程的時(shí)代用上了 65nm 的工藝制程，是世界上首款 APS-C 畫幅的背照式 CMOS 傳感器，進(jìn)光量提升到了 30%。

▲ S5KVB2

三星的相機(jī)業(yè)務(wù)倒下了，但它的 CMOS 圖像傳感器（CIS）之路卻從未放棄。

在最后一款相機(jī) NX500 發(fā)布的第二年，即 2016 年三星就正式推出了 CMOS 圖像傳感器品牌 ISOCELL，至今已誕生 6 年 —— 所謂的 ISOCELL 其實(shí)是三星早在 2013 年就推出的一項(xiàng)技術(shù)，而這項(xiàng)技術(shù)貫穿了如今三星 CMOS 的產(chǎn)品線。

ISOCELL 可以看作是個(gè)復(fù)合詞，ISO 取自「isolate 隔離 / 分離」一詞，而 CELL 即細(xì)胞、蜂巢、小隔間的意思，形象地概括了 ISOCELL 這項(xiàng)技術(shù)基本的思路原理。

之前我們?cè)凇杆髂?Exmor 圖像傳感器發(fā)家史」中就提到過 CMOS 圖像傳感器經(jīng)歷了從以前普通 FSI 前照式到 BSI 背照式的進(jìn)化過程，BSI 背照式傳感器將傳統(tǒng)的 FSI 前照式傳感器電路的線路移到光電二極管的背部，掃除了大部分光線的阻擋，直接提升 CMOS 表面的進(jìn)光量（感光量）。

普通 BSI 背照式傳感器確實(shí)能因?yàn)楦蟮倪M(jìn)光量而提升暗光拍攝能力，卻容易造成另一個(gè)問題，像素接收到過多光后容易「溢出」，影響到相鄰的像素，直接影響最終的成像效果。

三星 ISOCELL 這項(xiàng)技術(shù)就是在傳感器的像素之間形成了物理阻隔層（絕緣層），讓像素形成單獨(dú)的「cell 小隔間」，防止像素的光信號(hào)對(duì)隔壁像素的干擾，進(jìn)而直接提升畫面的純凈度。

三星 CMOS 圖像傳感器還沒建立品牌名的 2014 年，三星 Galaxy S5 誕生了，雖說這可能是 Galaxy S 系列造型最受吐槽的一款機(jī)型，但背后這枚攝像頭使用的傳感器意義非凡。

它是三星自家的 S5K2P2，這是三星 ISOCELL 技術(shù)首次在智能手機(jī)落地，也是世界上首款相位對(duì)焦的移動(dòng)圖像傳感器，三星的 Galaxy S 系列正式開啟手機(jī)攝影時(shí)代，三星半導(dǎo)體開啟了影響至今的 ISOCELL 時(shí)代。

三星的 ISOCELL 與索尼的 Exmor 成長路線不太相同，索尼可以說是乘著蘋果 iPhone 4S 的東風(fēng)開始打入移動(dòng)平臺(tái)，然后發(fā)力做大做強(qiáng)的；而三星更多的是先靠自家 Galaxy S / Note 旗艦系列讓大家看到三星半導(dǎo)體在移動(dòng)平臺(tái) CMOS 圖像傳感器的能力。

而同年后面的 Galaxy Note 4，2015 年的 Galaxy S6 系、Galaxy Note 5 用的繼續(xù)是這枚 S5K2P2 傳感器 —— 不過這幾款機(jī)子還同時(shí)混用了對(duì)家索尼 IMX240 傳感器；后面的 S7、S8、S9 等系列也是三星 ISOCELL、索尼 Exmor 雙供應(yīng)商策略，而且混用的型號(hào)雙方技術(shù)、參數(shù)、性能都較為相似，很難不讓人聯(lián)想到三星半導(dǎo)體和索尼半導(dǎo)體二者在背地里是否有什么交易或者技術(shù)交流，一同推進(jìn)行業(yè)的進(jìn)步。

2016 年 Galaxy S7 上用的這顆 S5K2L1，是歷史上首款搭載 Dual Pixel 技術(shù)的移動(dòng) CMOS 圖像傳感器，可以看作是相位對(duì)焦技術(shù)的進(jìn)化版，一個(gè)像素含有兩個(gè)獨(dú)立的光電二極管，讓傳感器的所有像素點(diǎn)同時(shí)實(shí)現(xiàn)成像和對(duì)焦，大大提升了對(duì)焦速度 —— 前段時(shí)間介紹的 GN5 所用的就是這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)階版 Dual Pixel Pro。

2017 年，索尼在移動(dòng)平臺(tái)推出了 IMX400 這款含有 DRAM 芯片的堆棧式 CMOS；三星這邊，直到 2018 年的 Galaxy S9 的 S5K2L3，才真正實(shí)現(xiàn)索尼一年前的集成 DRAM，實(shí)現(xiàn)超高速連拍和慢動(dòng)作捕捉等，而這一代 S 系列繼續(xù)混用了索尼的 IMX345 傳感器。

同一年，即 2018 年，三星正式公布了與日本 Fujiflim 富士共同研發(fā)新的 CMOS 傳感器技術(shù)，ISOCELL Plus —— 以往的 ISOCELL 技術(shù)里，像素之間的隔離用的是金屬層作為網(wǎng)格，金屬層會(huì)反射、吸收光線而造成了光損耗，ISOCELL Plus 技術(shù)則解決了光損耗問題，據(jù)說能提升 15% 的靈敏度，也因如此，采用這項(xiàng)技術(shù)的 CMOS 傳感器能將像素做小，在有限的傳感器尺寸內(nèi)塞入更多的像素 —— 次年的 Galaxy S10 的 S5K2L4 傳感器用的就是這項(xiàng)技術(shù)，而近幾年三星的一億像素 HMX、HM2、HM3 傳感器用的也是這項(xiàng)技術(shù)。

2021 年，三星正式公布了全新 ISOCELL 技術(shù)，命名為 ISOCELL 2.0，在原本 ISOCELL 的基礎(chǔ)上用新材料，融合了 ISOCELL Plus 降低光學(xué)折射損耗的能力，另外還在色彩濾鏡之間新增了屏蔽層，進(jìn)一步提升感光靈敏度 —— 如此一來甚至能做到不降低感光能力的前提下，進(jìn)一步壓縮傳感器尺寸。

有趣的是 ISOCELL 2.0 這項(xiàng)技術(shù)于 GH1（S5KGH1）這款傳感器首發(fā)，而這款傳感器則是由 vivo S9 首發(fā)，搭載在前置攝像頭上。

借助 ISOCELL 2.0 技術(shù)，三星已開啟了 2 億像素時(shí)代。

2021 年 9 月份，三星正式發(fā)布了全新的 HP1 圖像傳感器，是全球首款 2 億像素的移動(dòng) CMOS 圖像傳感器，在 ISOCELL 2.0 技術(shù)的加持下，將 1/1.22 英寸型的 CMOS 單像素尺寸控制到了 0.64μm，甚至用上了 Tetrap Pixel 的 16 合 1 像素合成技術(shù)輸出合成像素 2.56μm 的 1250 萬像素圖像 —— 直到今年年中摩托羅拉的 X30 Pro（海外名稱 edge 30 Ultra）才正式首發(fā)量產(chǎn)這塊芯片。

三星今年推出的第二款 2 億像素的 HP3 傳感器將單像素尺寸壓縮到 0.64μm，傳感器尺寸類型也壓到 1/1.4 英寸，不過搭載這款傳感器的量產(chǎn)機(jī)暫時(shí)還沒有落地。

如今索尼的 Exmor 系列傳感器依舊是行業(yè)的龍頭沒錯(cuò)，2021 年的市場(chǎng)份額達(dá) 45%，常年老二的三星 ISOCELL 雖然只有 26%，但三星從 ISOCELL 到 ISOCELL Plus，再到如今 ISOCELL 2.0 技術(shù)一路走來技術(shù)的進(jìn)步可謂亮眼，特別是近幾年借 ISOCELL Plus 和 ISOCELL 2.0 推出過不少高素質(zhì)的旗艦傳感器，也有過一些綜合產(chǎn)品力較高的主流和入門產(chǎn)品。不久后的未來，三星的 ISOCELL 是有一定的可能性超越索尼的 Exmor，成為如今 CMOS 圖像傳感器龍頭的。

畢竟三星在半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)不可忽略，前段時(shí)間甚至有消息稱三星將會(huì)讓出部分 DRAM 晶圓產(chǎn)線以支持 CMOS 圖像傳感器的生產(chǎn)，爭(zhēng)取在 2025 年做到第一的水平；再加上價(jià)格優(yōu)勢(shì)，三星其實(shí)已經(jīng)從索尼這邊搶走了不少訂單，而未來索尼會(huì)以何種姿態(tài)應(yīng)對(duì)呢？值得我們拭目以待。