量子薄膜技術將帶來更好的拍攝效果

加州門洛帕克——攝影的未來正在伴隨着穩定的「滴答、滴答、滴答」而來。
至少那是 InVisage Technologies 公司的計劃，這家只有 75 名員工的創業公司，希望他們所研發的稱為量子點的奇特的新材料在 2016 年第一季度隨手機面向市場時，能夠極大地改善智能手機的攝像頭。

「這在很多方面都是革命性的改變，」InVisage Technologies 公司首席執行官和共同創始人 Jess Lee 説道，他將在本週三發佈公司的第一款產品。


InVisage Technologies 公司坐落在矽谷中心一個外觀獨特但內部狹小且單調的辦公樓內，在這裏他們向 CNTE 網站的記者們展示瞭如何在超淨實驗室中使用微小顆粒，實驗室內的所有員工都穿着大衣，手套，鞋套和頭罩，以防止污染材料。

InVisage 公司的產品——量子薄膜圖像傳感器芯片，首先需要一個化學反應，即把一種墨黑色的液體一滴一滴的填滿小瓶。再濃縮，1 盎司的液體足以生產 1 萬個攝像頭的圖像傳感器芯片。量子點的寬小於 5 納米——量子點非常之小，需要超過 20000 個量子點並排排列才能和人類的一根頭髮一樣寬。

具備光探測層的量子薄膜將超越現今的圖像傳感器技術，Lee 説道。首先，量子薄膜具有更佳的動態範圍，能夠更好地處理高光和陰影，讓您避免在刺眼的陽光下曝光過度的同時還能識別陰影處的主體。其次，快速的「全局快門」有效的避免了在拍攝視頻過程中，主體或相機的移動所帶來的抖動的影響。最後，以量子薄膜圖像傳感器芯片為基礎的相機可以做得更薄，從而手機制造商能夠避免突出相機鏡頭的存在，比如現在的高端手機：蘋果 iPhone6S 和Google Nexus6P。

相機對於手機的日常活動來説是至關重要的，比如大家要與朋友和家人分享照片。人們一天僅在 Instagram 上就要發佈超過八百萬的圖像。但圖像的質量往往不能滿足要求。只要看看蘋果的「shot on iPhone 6」的廣告活動，就能了解到智能手機制造商是如何站在一個擁擠的市場上，推動智能手機攝像頭的改進。
「圖像感應器是智能手機的關鍵，」是繼電池電量和顯示之後第三重要的，InfoTrends 分析師 Ed 説道。當人們使用手機去搜索、瀏覽及嘗試將數字圖層添加到現實世界的增強現實應用程序時，「人們仍然會拍越來越多的照片，並且不僅僅是用於記憶保持與社會共享」。

極其困難的任務

對於 InVisage 公司來説，實現其雄心是非常不容易的。他們將與像 Sony 這樣的巨頭進行競爭，根據分析公司 IHS 分析，Sony 佔整個 96 億圖像傳感器市場的 42％的份額。成功是在保證質量的前提下，將每天的產量提高到數千片。同時 InVisage 公司所進行的技術開發也是相當有難度的。在 2010 年接受 CNET 採訪時，Lee 説道，他預計量子薄膜圖像傳感器芯片將在 2011 年到來。
「對於 InVisage 公司來説，決勝於市場將是一項非常艱鉅的任務，」IHS 分析師 Brian O'Rourke 説道。「圖像傳感器市場是艱苦而競爭激烈的。最近在這一市場領域非常成功的創業公司是創立於 20 世紀 90 年代的 OmniVision。」

雖然比預期多花了五年時間，但現在，InVisage 公司已獲得了超過 1 億美元的風險投資。

「雖然花費了比原先預測更久的時間，但是，這是個全新的技術品牌」，曾任職於 OmniVision 公司的 Lee 説道。

台灣半導體制造股份有限公司（TSMC）製造了大部分的量子薄膜芯片初品，但 InVisage 公司還需添加量子點層來完成最終成品。Lee 稱不能辨別出哪家公司購買了他們所生產的芯片，但是他説道，他們是最早的積極去尋找不同方式來進行區別的公司。」
最初，InVisage 公司預計，提供給智能手機制造商的量子薄膜芯片的價格與最新的以硅材料為基礎的傳感器技術的價格是一樣的。從長遠來看，InVisage 公司預計量子薄膜芯片的製造成本將有所降低。

InVisage 公司已開始與智能手機制造商進行合作，同時其也計劃着與傳統電影攝像機制造商展開合作。

「公司對高端的領域有着很濃厚的興趣，」Lee 説道。「讓公司的技術進入高端的領域也是他的個人目標。」高端的產品對於主流產品來説有着巨大的市場價值，他補充道。

量子是什麼？

現今的圖像傳感器是專門的具備光敏感的硅層計算機芯片。越多的光照射到圖像傳感器的百萬個像素上，就有越多的電荷積聚在像素上。之後，再通過電路轉換成圖像數據。
量子薄膜使用超薄層的光敏量子點來代替硅。每個量子點是由導電的或不依賴於環境的半導體材料製成。不同尺寸的量子點對特定光的顏色敏感。

量子點最大的一個優勢就是其具有更好的動態範圍——即最黑暗的陰影和最亮的高光之間的跨度。量子薄膜可以記錄在亮級的圖像細節，這將遠超任何一個硅傳感器。特別的是，即使量子薄膜吸收了多達八倍多的光或同時在三個攝影站進行使用，其對細節仍然很敏感。其轉化為一個傳感器，更好的捕捉現實而不需要依靠多次「HDR」高動態範圍的曝光。

量子薄膜也具備了稱為「全局快門」的有用功能，其可以同時讀取視頻數據中的每個像素。當主體或相機移動時，其可以帶來更加真實的影片。
另一個優勢：量子點在一個連續的大像素的拍攝過程中，傳感器中的像素不需要進行硬件處理。智能手機可以設置捕捉最大像素量的圖像，然後再進行壓縮，最終獲得更好的低光性能影像。

數字圖像傳感器已經緩慢的進化了幾十年，從最初的 CCD（電荷耦合元件）技術到傳統的 CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術，芯片製造一直都適合視頻和智能手機的使用。最新的發展是背面照度技術（BSI），其將 CMOS 成像的靈敏度提升到了一個新的水平。透鏡排列在傳感器後方的硅襯底上，其配線不會限制光的吸收，而且還能形成更細的像素。

Lee 認為，量子點是整個行業為尋求更好圖像質量的下一步。「除了這個沒有其他的了，」他説道。

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