做為全球首屈一指「黑科技與它們的產地」品牌之一。Sony 在感光元件方面的科技可說是完全沒有停下腳步不斷進化，甚至時常端出超黑科技的新技術。繼許多人耳熟能詳的背照式與堆疊式感光元件技術，近十年來大幅改善相機乃至於智慧型手機的拍攝表現後。現在他們準備要將感光元件架構堆疊的概念發展到更極致到更接近於底片那種，更全面利用感光元件面積來「感光」的創新技術也正式發表。繼續閱讀 Sony 感光元件黑科技再噴發：「雙層畫素結構」使低雜訊與動態範圍增進近雙倍！報導內文。
Sony 感光元件黑科技再噴發：「雙層畫素結構」使低雜訊與動態範圍增進近雙倍！
雖說這種「把空間讓出來」的概念講起來好像很簡單。但 Sony 從把感光元件的構造分離再多層堆疊的概念，從先把配線層分離放在最底層開始的堆疊式感光元件，再到近日公布的這個新黑科技：雙層電晶體畫素（2-Layer Transistor Pixel），居然走了有約十年的時間 – 查了一下Exmor 的維基百科大致上是 2012 年發表的。
這個新技術簡單的說，如果把感光元件形容成是間宿舍的話，先前的堆疊式技術就是把它變成一棟大樓，然後把原本住在一起的電路趕到樓下。剩下來在樓上的房客如：像素電晶體（Pixel transistor）與主要負責感光的光電二極體（Photodiode，好像也有人叫半導體感光區）。Sony 則是花了多年的時間，找到了勸前者搬到下層的方法，將最好感光的頂樓空間「最大化」給最需要感光的結構（讓專業的來的概念）。
註：說是說頂樓，但在畫素「上面」還會有一些微透鏡之類的構造（如下圖右側那樣）。
▲圖片來源：Sony
這種將現有感光元件「再」堆疊，進而讓畫素可以被分成兩層，讓感光元件主要構造切成三層。從底部的電路到像素電晶體再到更上方的光電二極體，彼此分「層」合作的狀態。
最顯而易見的好處，就是單一畫素的「感光」範圍變大許多。雖然還是不能像傳統的底片那樣全面（至少在圖示裡還有框架的結構在）。但比起傳統的感光元件的面積利用率。單就 Sony 所提供的示意圖看來就已經大到接近雙倍的面積 – 精確點講是搬走的房客（像素電晶體）佔了多少面積，光電二極體那層也就空出多少位置。
如此一來，目前感光元件規格常強調「多一微米（μm）就比人強那麼一點」的畫素尺寸。在畫素雙層化結構的加持後，就能讓相同畫素面積的利用率變高許多 – 雖然不能說是畫素變大，但透過更有效率的利用感光範圍後，整體來說與畫素尺寸變大的優勢應該會相當類似。感光效率也會有所提升。
官方提到，採用此技術的感光元件相對於在低雜訊與更廣的動態範圍都會有「顯著提升」。
▲圖片來源：Sony
Sony 在公佈此技術時也粗略量化這個技術可能帶來的畫質增進幅度，以及移至「下層」的結構可能帶來的隱藏版好處。表示新結構將可讓飽和訊號位準（saturation signal level）加強至接近雙倍。至於像素電晶體層則也因為不需要再跟光電二極體擠在一起，而有更大的發揮空間 – Sony 初步則是選擇加大 AMP 電晶體達到降低雜訊的效果。
這種可在現有感光元件畫素尺寸，進一步加強影像品質乃至於低光表現的技術。Sony 則是舉例提到將會應用在如手機攝影等領域，實現更高畫質的影像表現。
結語
雖說這個技術開發的消息距離真正進入消費級產品仍須等待一段時間。不過如果只是粗淺地推估，以往光是透過堆疊式技術「稍稍」讓出空間，就能帶來的影像品質提升幅度。這次最大化畫素感光面積利用率的雙層畫素結構，個人期待將有機會讓現有各種尺寸的感光元件獲得跨世代的影像表現增進（雖然也不排除像曲面感光元件那樣，發表後好像就沒看到更多消息了…）。
超低雜訊的發展方向不提。在現今已經突破億級畫素，現階段無論全片幅乃至於中片幅相機畫素密度與畫質，似乎已經超越以往典藏級高品質底掃的前提下。透過「最大化感光面積」的感光元件技術的加持，將來相機在更高畫素的發展應該也會相當有看頭才是 。
雖說目前看來結構的瓶頸搞不好會在像素電晶體這邊，但既然先前住在同層的兩個「房客」原本都可以做到那樣小了，應該單一畫素變小讓密度加倍沒問題？但就不知道鏡頭的解像力能不能跟上了…
