D-VTG （Dual Vertical Transfer Gate Technology） 最初見於三星半導體的 ISOCELL HP2 是一款具有 2 億像素（200-megapixel）的影像傳感器，專為高端智慧型手機提供極致的超高解析度照片，在 2023 年 2 月的 Galaxy Unpacked 活動中，三星展示了搭載 ISOCELL HP2 的 Galaxy S23 Ultra，該技術為專業和一般消費者打開了新可能性，而且可以提供更多像素和細節。
D-VTG （Dual Vertical Transfer Gate Technology）技術解析：
D-VTG 技術是 ISOCELL HP2 的關鍵技術之一，旨在改善每個像素的色彩和細節表現，即使在明亮的環境中也能保持優異表現。
D-VTG 像素結構與傳輸門的運作原理：
在像素陣列中，光線通過微透鏡和色濾鏡後，由光敏二極體轉換為負電荷的電子。這些電子透過傳輸門被儲存在浮動擴散區，再通過電路傳送至類比至數位轉換器（ADC），並轉換為數位信號。
傳輸門類似於開關，可控制電子從光敏二極體到浮動擴散區的移動。傳輸門的最大電子通過量對影像感測器的性能有重大影響，傳輸門若能通過更多電子，則可增大像素中的光敏二極體大小。
D-VTG 技術的開發與應用：
隨著行動影像感測器需求趨向超高解析度，三星從 108 百萬像素發展至 200 百萬像素。由於智能手機光學模組和影像感測器格式的限制，需要更小的像素尺寸。為此，三星持續改良基於 FDTI 結構的 ISOCELL 像素技術，並透過減小 DTI 尺寸和優化 PLAD 來維持充足的全井容量（FWC）。為了進一步提升超高解析度影像感測器的性能，三星開發了 D-VTG 技術，並首次在 ISOCELL HP2 中應用。
技術優勢與影響：
D-VTG 技術通過在一個像素中整合兩個 VTG，不僅增強了個別傳輸門電壓的可控性，而且優化了 VTG 的間隙、深度和斜坡，以最大化電子傳輸。這一新技術使 ISOCELL HP2 的像素在小尺寸下也能保持足夠的全井容量，三星計劃將此創新技術應用於各種感光元件產品線，為消費者提供更佳的攝影體驗。
D-VTG 技術圖解：
為了提升超高解析度影像感應器在更小尺寸像素上的性能，三星開發了 D-VTG（雙垂直傳輸門）技術，這項技術在單一像素中整合了兩個 VTGs，並首次應用於 ISOCELL HP2 影像感應器。通過實施兩個 VTGs，三星不僅提高了個別傳輸門電壓的可控性以增強傳輸能力，相較於單一的 VTG，還優化了 VTGs 之間的間隙、深度及錐度坡度，以最大化電子的傳輸。
如上圖所示，沿著 VTGs 運行的電子數量，即電位值，顯示 D-VTG 在第一區和第二區的電位值均高於 S-VTG（單一 VTG）。
此外，還進行了模擬，將兩個 VTGs 之間的距離從 130 納米減少到 20 納米，並且 VTGs 的尺寸也相應減小，如下圖所示。在第一區，隨著 VTG 尺寸的增加，電位值增加；而在第二區，隨著 VTGs 之間間隙的縮小，電位值增加。
上圖展示了在相同全井容量（FWC）下，S-VTG 和 D-VTG 的影像延遲結果。影像延遲指的是在這一幀中未通過傳輸門的電子，在下一幀中移動並通過，影響色彩再現。在 1.5V 情況下，D-VTG 沒有影像延遲，但 S-VTG 的影像延遲約為 13 LSB。因此，與 S-VTG 相比，D-VTG 的全井容量高達約 66%，而隨機噪聲（RN）、隨機電報信號（RTS）和白點（由於缺陷導致的漏電流的缺陷像素）特性則保持相似。
在 ISOCELL HP2 的情況下，每個像素吸收的電子比前代 200MP 影像感測器多 33%。通過每個像素使用更多的電子，即使在亮光條件下，色彩再現也顯著增強。ISOCELL HP2 是三星首款採用 D-VTG 技術的影像感測器，即使在小像素尺寸下也能保持足夠的全井容量。三星計劃將這一創新技術應用於各種影像感測器產品線，以為消費者提供更好的攝影體驗。
參考來源：https://semiconductor.samsung.com/news-events/tech-blog/d-vtg-technology-of-isocell-image-sensor/
