[2023年系统LSI技术日]超数据：模拟人类感官体验

技术突飞猛进，而且这些数字产品将模仿人类的感官方式感知、处理数据并对其做出反应的情景将悄然而至。2023年，三星通过加大对CIS、车载CIS和显示驱动IC等超数据解决方案的关注，在实现系统LSI人形机器人方面迈出了重要步伐。2023年技术日上，超数据作为主要焦点之一，全天的演讲集中介绍其在系统LSI人形机器人未来中发挥作用的不同方式。 创新图像传感器 执行副总裁兼传感器业务主管Joonseo Yim发表了当天第一个题为“超越人眼：图像传感器的演变”的主旨演讲。首先，Yim副总裁向观众们展示了一张让人印象深刻的夜空银河照片，吸引了人们的关注，然后透露实际上这张照片使用智能手机拍摄而成。 如此出色的画质，得益于三星系统LSI通过ISOCELL传感器进行的技术创新。而实现这一创新技术可分为像素、低噪点、动态范围、量子效率、光学、人工智能和超视觉成像等七个主要类别。 提高分辨率并缩小像素尺寸 背面照明（BSI）和全深度深沟槽隔离（FDTI）技术降低像素尺寸的同时将分辨率从30万像素提高到2亿像素，同时保持了紧凑的模组尺寸。BSI通过提高量子效率，实现了这一技术突破。而FDTI则实现了像素的完全分离，并实现了更高的满阱容量。 像素和为光学技术的发展孕育了三星系统LSI的2亿像素图像传感器，正如Yim副总裁在演讲开始向观众们展示的图像一般，这一技术使得智能手机也能够捕捉天体的高度细腻图像。 提高明亮与黑暗区域的清晰度 天文摄影中区分星星和噪点最具挑战。暗噪点由硅产生，如果要将星星与硅区分开，需要将其噪点保持在极低的水平。三星系统LSI通过专注于更高的转换增益和源极跟踪器技术来实现这一目标。新的DTI中心切割（DCC）结构减少了浮动扩散（FD）节点的电容器（capacitor），从而最大限度减少暗噪点。结果得到了更加干净、层次更出色的夜间照片。 配置多个转换增益的ISOCELL像素内部，明亮区域的低转换增益可以避免信号饱和，从而最大限度减少黑暗区域的噪点。该组合仅需一次曝光即可获得HDR图像。而且，可以将减少视频中的运动伪影。 三星系统LSI还在开发纳米结构技术以最大限度地提高对移动端摄像头灵敏度十分重要的量子效率。该技术特别适用于长焦传感器最大限度发挥其潜力。 光学和人工智能实现的完整相机系统 长焦距是长焦镜头设计的挑战，因此三星系统LSI除了传感器解决方案之外，还提供替代如弹出式镜头和棱境镜头等光学技术。这些技术将有助于突破镜头限制并增强长焦镜头用户体验。 该领域的另一项进步是类似人眼一样以高分辨率处理感兴趣的区域，同时以低分辨率处理图像其余部分的注视点渲染（Foveated Rendering）。该技术作为ISOCELL Zoom Anyplace解决方案的基础，通过AI跟踪器和2亿分辨率传感器内变焦记录感兴趣的区域，同时使用广角镜头捕捉整个场景。 此外，三星系统LSI的传感器产品组合已扩展到多光谱传感器。ISOCELL视觉解决方案包括全局快门和飞行时间传感器，不仅可以使用可见光光谱，还可以使用红外光谱，非常好地捕捉运动和深度。对于这项技术及其实际应用，Yim副总裁表示：“我们不会局限于可见光谱。我们的终极目标是作为系统LSI人形机器人的眼睛，并实现无限制的图像传感器功能。” 车载图像传感器带来的安全、轻松驾驶体验 当天晚些时候，执行副总裁兼下一代传感器开发主管Haechang Lee在题为“保障车辆安全的传感器技术”的演讲中介绍了超数据在车载成像解决方案中的应用。现代驾驶环境的压力和要求与日俱增，而下一代传感器可以通过提升高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）解决这一问题。 先进驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）虽然使用不同特性的传感器，但都以摄像头作为核心传感设备，不仅可以进行检测，还可以进行识别。因为它们提供高分辨率和详细的颜色信息。从明年开始，部分车辆将使用多达12个分辨率高达8万亿像素的摄像头，而且对更多的摄像头和更高的像素要求将与日俱增。然而摄像头的数量和分辨率并非汽车图像传感器的唯一考虑因素，为达到必备的安全水平，还需提供HDR、LED闪烁缓解（LFM）和减少运动伪影功能。 三星系统LSI传感器提供真正的HDR技术、低功耗和内部制造能力等诸多功能和优势。 打造140dB真正HDR的基石 由大小像素对组成的先进像素结构CornerPixel™、ISOCELL深沟槽隔离和像素内高密度电容技术、ISOCELL Auto 1H1传感器使用单次曝光即可实现120dB HDR。该技术的进一步提升已证明使用单次曝光可实现高达140dB的HDR。 基于单次曝光的真正HDR通过最大限度减少整个亮度范围内LED闪烁和运动伪影，减少驾驶员遇到白屏或者黑屏的情况。这与当前大多数行业采用的需要多次曝光的HDR形成鲜明对比。 行业先进水平的内部制造车载 传感器 三星是唯一一家拥有内部制造像素和逻辑晶圆的传感器制造公司。而且，得益于近期公司与ADAS解决方案供应商形成紧密的合作关系，赢得了多个OEM订单，产品质量和顺利实施得到了保障。三星系统LSI目前还致力于扩大汽车行业内部的合作伙伴关系。 此外，三星系统LSI汽车传感器解决方案得益于配备唯一量产的28纳米汽车传感器和鳍式场效应晶体管（FinFET）¹路线图，功耗相对较低。 显示与触控用户体验 系统LSI人形机器人的未来取决于能否与人类用户沟通。第三场超数据讲座由执行副总裁兼LSI产品与技术主管JaeYoul Lee详细介绍了这一主题。Lee副总裁以“扩展屏幕与触控用户体验：OLED触摸嵌入式DDI”为题着重介绍了将显示与触控技术作为系统LSI人形机器人和用户之间的通信模式。 系统LSI人形机器人通信的第一个要求是无噪声触控，允许用户在任何环境中不受荧光灯等干扰因素的影响进行触控。为了达到无噪声触控所需的环境噪声抗扰度，设备需要实现超过45dB的高SNR，并且触控响应需要超过240Hz报告率。此外，还需考虑如何管理越来越薄且越来越大的显示器，因为这种显示趋势通过增加电阻和电容而加大接触负载，增加触控感应的难度。 为了突破这些瓶颈，三星系统LSI推出了OLED触控嵌入式DDI。将以往独立的DDI与触控控制器组合成TDDI，分析图像数据预测触控数据，最大限度提高触控性能。另外，还能降低功耗、简化显示模块设计。 此外，OLED TDDI通过把触控工艺从80纳米缩小到28纳米，降低触控驱动电压来实现更低的功耗。系统LSI的TDDI可以支持反应最新的面向移动触控性能的线传感器和480Hz报告率，提升6dB SNR，凭借低功耗库，最多节省25%功耗。系统LSI还开发了一种基于人工智能的算法，将自身的触控竞争力与TDDI的优势相结合，同时消除外部噪声以改进触控感应并创建近距离传感解决方案。这些高质量触控传感解决方案，使触控传感器可以完全取代近距离传感器。诸如此类的更改将增加布景设计的灵活性。 接近演讲尾声时，Lee副总裁明确表示，三星将继续创新，超越面向柔性显示器的TDDI。并在描述对创新坚定不移的承诺时，表示：“三星系统LSI将不断通过创新，实现人类与人形机器人之间的通信。我们的先进显示和触摸解决方案不仅能实现，而且能轻松实现这一通信。” 智能医疗与生态系统赋能系统LSI人形机器人 执行副总裁兼新业务开发团队负责人Hyuck Choo介绍了系统LSI赋能智能医疗新领域的意义。他首先介绍了五种感官在诊脉等古代医学中发挥的重要作用，以及多年来现代传感器技术如何提高医务人员的效率与医疗保健服务品质。 Choo副总裁介绍了全球三大死亡原因后表示，发展中国家可以通过智能医疗技术得到节省成本并提高不断增长和老龄化人口的医疗服务品质等诸多裨益。鉴于这些技术的明确需求，智能医疗市场预计将在不久的将来得到快速发展。 随后，Choo副总裁介绍了三星系统LSI为新医疗保健时代准备的一系列硬件和算法解决方案，包括可以处理来自心电图贴片的三星第二代智能监控处理器S1SBP6A和可以成为全球变暖带来日益严重健康问题的创新型温度传感算法。这些解决方案将解决全球死亡的主要原因，并通过允许远程和更精准的诊断与监测提高医生和护士的工作效率。 Choo副总裁还介绍了系统LSI对三星智能健康联盟（Samsung Smart Health Alliance）这个无缝连接研究机构、硬件和软件开发商以及医院和服务提供商生态系统的愿景。由于医院和服务提供商等最终客户积极参与从开始开发到测试过程，所以可以以无缝对接、节省时间和资源的方式进行从开始到最终批准的整个过程。Choo副总裁还强调，“三星智能健康联盟是从最初的概念到最终服务阶段进行全流程合作，拯救生命的智能健康联盟。” Choo副总裁表示将医疗保健技术与系统LSI人形机器人概念相结合的愿景将为智能健康保健创造另一个突破并将系统LSI对人类的贡献提升至极致，并呼吁，“欢迎大家加入我们的联盟，共同推动智能医疗朝更美好的未来发展”结束了演讲。 智能健康是一个发展中的朝阳行业，儿系统LSI则处于行业的最前沿。 超数据与系统LSI人形机器人的未来 无论是通过更清晰的图像质量、增强车载安全性能，还是触控和显示效率，三星系统LSI的所有传感器解决方案都依赖于大量的数据输入与响应。三星正在证明有能力利用这些数据开发新技术，并且即把改变我们日常生活的技术带到现实当中。接近人类甚至超过人类感知和反应能力的机器将更加轻松地改变我们的一切。三星正在凭借创新型技术解决方案把系统LSI人形机器人的未来变为现实。

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_{¹ 鳍式场效应晶体管 (FinFET)是一种3D工艺，旨在，克服传统平面（2D）结构的局限。 *本文的产品图片以及型号、数据、功能、性能、规格参数等仅供参考，三星有可能对上述内容进行改进，具体信息请参照产品实物、产品说明书或者三星半导体官网（https://semiconductor.samsung.com/cn/）。除非经特殊说明，本广告中所涉及的数据均为三星内部测试结果，本广告中涉及的对比均为与三星产品相比较。}