更便宜、更小巧的DNA测序设备的研制受到若干因素的限制，其中包括对成像技术的需求。一项新的DNA测序技术不需要用光学方式读取数据，而是通过直接感应由模板引导的DNA合成所产生的氢离子来获取序列数据。该技术提供了一个在大规模并行半导体感应设备上或离子芯片上进行低成本、规模化测序的途径。相关反应都是用天然核苷酸进行的，各个离子敏感性芯片都是一次性的，价格都不高。该系统已用于对三个细菌基因组和一个人基因组进行测序。

这项技术被称为离子半导体测序（Ion Semiconductor Sequencing），其核心在于利用半导体芯片直接检测DNA合成过程中释放的氢离子（H+）。当核苷酸掺入DNA链时，会释放一个氢离子，改变局部pH值，从而被离子敏感场效应晶体管（ISFET）检测到。这种电化学检测方式摒弃了传统测序中昂贵且笨重的光学系统，如激光器和相机，使得测序仪可以大幅缩小体积并降低成本。

离子芯片采用标准的CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺制造，每个芯片上集成了数百万个微孔，每个微孔作为一个独立的测序反应单元。芯片一次性使用，避免了交叉污染，且价格低廉。测序过程中，天然核苷酸依次流过芯片，当匹配的核苷酸掺入时，氢离子释放产生电信号，实时记录序列信息。该技术已成功应用于细菌和人类基因组测序，展示了其准确性和实用性。

与传统的荧光标记测序相比，离子半导体测序无需标记核苷酸，简化了试剂和操作流程，降低了成本。同时，由于不依赖光学检测，测序速度更快，适合快速诊断和现场应用。然而，该技术在读取同聚物（如连续多个相同碱基）时存在一定误差，因为多个氢离子释放会导致信号非线性，需要算法校正。

总体而言，“后光时代”的离子半导体测序技术为基因组学领域提供了一种低成本、便携的解决方案，有望推动个性化医疗和实时病原体检测的发展。