索尼CMOS圖像傳感器十年奮斗史:稱霸 再稱霸!

2016-08-02 07:49:31 來源:n

過去十年是CIS(CMOS Image Sensor,CMOS圖像傳感器)飛速發展的十年,索尼的半導體部門正是借此崛起。根據Yole的報告,索尼坐穩了全球第一大CIS供應商位置——即使不算剛剛收購的東芝,銷售額也達到了35%、出貨量更是高達50%,超過第二名三星、第三名Omnivision之和。

與此同時,索尼CIS一靠iPhone二靠DXOMark實現了名利雙收。

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今天索尼傳感器看著風光無限,可誰想到過去十年索尼不為人知的努力與遭受的白眼,比如說尼康的旗艦全副幾乎不采用索尼傳感器,像素長期被佳能壓制,另一方面索尼在CIS的“黑科技”一點也不黑,事實上不過遵循業界技術發展而已,過去十年是索尼CIS的奮斗史、追趕史。

Exmor誕生

與歐美企業喜歡采用簡單明了的命名方式不一樣(比如說普及最廣的彩色濾鏡陣列,就根據其特征命名為RGGB排列,或采用發明者的名字),日本企業命名更具“神秘東方色彩”,一個能夠通俗易懂的技術會加上玄之又玄的名字,這點索尼最為突出。

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在2007年,索尼發布了首款Exmor傳感器。相對以往CIS,Exmor最大變化是內置了ADC(analog-to-digital converter,模數轉換器)。

在外置ADC傳感器傳輸數據時,每列像素產生的信號先通過降噪電路,匯聚后再通過外部總線傳輸到單個或數個ADC之中。而Exmor每列像素擁有獨立的ADC,在CIS芯片上即可完成模數轉換,最后通過數字總線傳輸出去。

由于Exmor的ADC數量非常龐大,每個ADC能在低頻率下運行,僅達到kHz級別,遠遠低于外置ADC的MHz級別,有效減少了噪聲,也利于實現高速讀取,而且Exmor輸出的是數字信號,抗干擾性更好,易于長距離布線,亦無須ADC靠近CIS布置,大幅度簡化了PCB設計。

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IMX035是索尼首塊Exmor傳感器,應用于安保領域,1/3英寸、像素為1328 x 1024,能以全像素輸出120fps,內置ADC功不可沒。

Exmor的成果迅速被索尼應用到其它領域之中, 2008年發布的單反相機尼康D3X、索尼A900正是采用了索尼24MP全副傳感器IMX028,不過在IMX028上索尼只能實現12bit、5fps全像素連拍,為了保證畫質尼康不得不外置了14bit ADC。

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(尼康 D3X上的IMX028)

與業界先進水平相比——例如是ARRI在2005年推出的D20攝像機(其6MP、Super35規格CIS在12bit下峰值輸出達到了150fps)或是稍遜的2007年亮相Red One Mysterium-X(4K@60fps),索尼在2007年才實現了內置ADC,還是在小尺寸傳感器下實現的,落后不是不是一丁半點,但憑借Exmor索尼拿到了進入CIS市場的“準入證書”,開始了小步快跑的追趕之路。

而日本另一家大型CIS制造商佳能長年徘徊在內置ADC的門檻之外,2015年傳感器銷售額大跌16%毫不讓人意外。

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(Red One Mysterium-X上的傳感器)

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