Буквально на днях представители сразу двух компаний, компании Samsung, Южная Корея, и компании Omnivision, Санта-Клара, США, объявили о создании самых маленьких пикселей для цифровых камер следующих поколений. Размер составляет 0,56 микрометра от центра одного пикселя до центра другого, что почти равно длине волны зеленого света.
В настоящее время компания Samsung выпускает матрицы для цифровых камер с размером пикселя 0,64 микрометра, а компания Omnivision только в январе этого года начала производство матриц с пикселем на 0,61 микрометра. 0,56-микрометровые 200-мегапиксельнные матрицы Omnivision станут доступны производителям электроники уже в этом году, а появления их в смартфонах и другой потребительской электронике следует ожидать в 2023 году.
Для создания защитных барьеров от рассеянного света компания Samsung пошла на весьма необычный шаг — на использование воздушного зазора. Однако, специальная форма элементов пикселя, созданная при помощи процесса высокоточной гравировки, буквально сотворила чудо, понизив коэффициент взаимного влияния пикселей на 1,2 процента и повысив квантовую эффективность (соотношение общего количества попавших в пиксель фотонов к количеству выработанных электронов) на 7 процентов.
Другой проблемой, с которой сталкиваются инженеры, сокращая размеры пикселя, это уменьшение их электрической емкости, способности накапливать электрический заряд. От этого параметра напрямую зависит динамический диапазон — способность пикселя ощущать разные уровни освещенности, от слабой освещенности до яркого света.
Нынешние 0,64-микрометровые пиксели Samsung способны накапливать заряд, эквивалентный заряду 6 тысяч свободных электронов. При сокращении размера пикселя до 0,56 микрометра это число сократится до 3,4 тысяч, что приведет к пропорциональному снижению динамического диапазона. Но путем увеличения внутреннего объема за счет сокращения толщины изоляции и использования специальных элементов-допантов, инженерам Samsung удалось удержать емкость пикселя на прежнем уровне.
Согласно имеющейся информации, создание пикселей на 0,56 микрометра является далеко не конечной точкой.
«В будущем вы увидите еще более крошечные пиксели» — пишут исследователи, — «Это будет весьма тяжелой задачей, но мы уверены в том, что нам удастся найти подходящий путь для этого».