Smartphones haben sich schnell zu den besten Point-and-Shoot-Kameras aller Zeiten entwickelt, aber dank eines innovativen neuen Bildsensors von Sony könnten sie bald einen weiteren Sprung nach vorne machen.
Die Halbleiterabteilung von Sony hat gerade bekannt gegeben, dass sie den weltweit ersten gestapelten CMOS-Sensor mit zweischichtigen Transistorpixeln hergestellt hat. Bei den heutigen CMOS-Sensoren befinden sich sowohl die Fotodioden als auch die Pixeltransistoren auf demselben Substrat (oder der gleichen Schicht), aber der neue Chip von Sony trennt diese auf zwei separaten Ebenen.
Was bedeutet das für die Bildqualität? Sony sagt, dass diese neue Architektur den Sättigungssignalpegel jedes Pixels verdoppelt, so dass sie doppelt so viel Licht ausgesetzt sind. Das soll den Dynamikbereich des Sensors deutlich verbessern und gleichzeitig genug Platz für größere Verstärkertransistoren schaffen, um das Rauschen bei Dunkelheit zu reduzieren.
Die Vorteile werden besonders bei kontrastreichen Szenen mit hellem Sonnenlicht und dunklen Schatten deutlich, mit denen frühere Smartphones Probleme hatten. Heutige Smartphones nutzen eine clevere Mehrbildverarbeitung, um den Dynamikbereich zu verbessern, aber der neue Sony-Sensor sollte der Software eine viel bessere Grundlage bieten.
Sony hat sich noch nicht dazu geäußert, wie nah es an der Massenproduktion seiner neuen Sensoren ist, aber das Unternehmen hat erklärt, dass seine neue Zwei-Schicht-Transistor-Pixel-Technologie "zur Realisierung von immer hochwertigeren Bildern, wie z. B. Smartphone-Fotos, beitragen wird".
Das ist wichtig, denn Sony ist der mit Abstand größte Hersteller von Kamerasensoren für Smartphones. Nach Angaben von Statista hält das Unternehmen 42 % des weltweiten Marktes für Bildsensoren. Jüngste Teardowns des iPhone 13 Pro Max zeigen, dass es drei Sensoren der Sony IMX 7-Serie verwendet.
Der neue Sensor könnte auch für spiegellose Kameras eine gute Nachricht sein, aber die größten Vorteile dürften sich bei kleineren Smartphone-Sensoren ergeben - und darauf scheint Sony sein Augenmerk zu richten.
Analyse: Ein Technologiesprung, der ideal für Smartphones ist
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Das große Problem von Kamera-Smartphones ist es, genug Licht auf ihre Sensoren zu bekommen, ohne dass das Smartphone selbst so groß wie ein Ziegelstein wird. In letzter Zeit wurden einige radikale Verbesserungen in der Mehrbildverarbeitung vorgenommen, aber dieser neue Sony-Sensor könnte der erste bedeutende Hardware-Sprung seit einiger Zeit sein.
Beim neuen Sony Xperia Pro-I hat Sony zum ersten Mal einen 1-Zoll-Sensor in einem seiner Smartphones verwendet. Dabei wurden aber auch die Grenzen der alten Methode deutlich, bei der größere Sensoren eingesetzt werden, um mehr Licht zu erfassen. Das Xperia Pro-I nutzt nur einen 12-MP-Teil des 20,1-MP-Sensors - ein Smartphone, das den gesamten 1-Zoll-Sensor benötigt, wäre wahrscheinlich viel zu dick.
Deshalb ist dieser neue gestapelte Sensor ideal für Smartphones. Er bietet im Vergleich zu aktuellen CMOS-Sensoren eine deutlich bessere Lichtausbeute, ohne die Größe des Chips selbst zu erhöhen.
Sogenannte "gestapelte" Sensoren haben auch bei spiegellosen Kameras große Sprünge gemacht. Auch hier war Sony wieder der Vorreiter: Die Sony A9 war 2017 die erste Vollformatkamera mit einem Stacked-Chip. In diesem Fall bestand der Durchbruch des Stacked-Designs darin, dass eine neue DRAM-Schicht auf dem Sensor selbst angebracht wurde, was die Auslesegeschwindigkeit drastisch verbesserte.
Diese Technologie hat die jüngste Welle von spiegellosen Flaggschiffkameras angetrieben, die unglaublich schnelle Serienbildgeschwindigkeiten und 8K-Videofunktionen bieten - die Nikon Z9 konnte dank der Verbesserungen der elektronischen Verschlüsse, die gestapelte Sensoren mit sich bringen, sogar ganz auf ihren mechanischen Verschluss verzichten.
Die Vorteile von Sonys neuen zweischichtigen Transistorpixeln dürften jedoch eher im Bereich des verbesserten Dynamikumfangs und des geringeren Rauschens für Smartphones liegen - und wenn diese Technologie einen ebenso großen Einfluss hat wie Sonys spiegellose Kamerasensoren, könnte sie einen weiteren Sprung in der Bildqualität für Smartphones der nächsten Generation bewirken.
