焦點之外
內置ADC、BSI、stacked structure都是CIS常規套路,索尼能做到三星、Omnivision也能做到,索尼想要超越對手,自然要在其它方面下功夫,我們能一些零碎的信息中看到索尼這方面的努力。
IMX204是一塊索尼于ISSCC 2015披露的CIS,官網產品列表亦有其信息,但卻未有市售相機采用該傳感器。在指標上IMX204并不突出,Exmor RS,1/1.7英寸,20MP像素,全像素讀取速度30fps,其真正過人之處在于其它方面——“New is the DOUBLE single-slope ADC for every column, located on the second layer of silicon. So every pixel can be converted into the digital domain twice and in parallel, resulting in a double sampling of the data. If the timing of the ADCs is done right, a gain of 3 dB can be realized (= to the theoretical calculation)。 In this configuration of multiple sampling, the resulting noise level is 1.3 electrons for a gain of 27 dB. ”
這是索尼首款提到雙ADC的CIS,雙ADC不是什么新鮮技術,我們甚至看過了大量采用雙ADC拍攝影視作品——采用Alexa拍攝的《唐頓莊園》、《權利游戲》、《美國隊長》、《荒野獵人》、《地心引力》……Alexa是ARRI在2009年推出一款電影級攝像機,其搭載的ALEV III傳感器采用了雙ADC技術,也就是雙增益結構。每個像素擁有2個獨立的信號通道連接兩組不同的ADC,一個通道讀取14bit高增益信號,另一個通道讀取14bit低增益信號,最后通過處理器合成出一個16bit高寬度畫面。至Alexa發布至今其寬容度從未被一款量產相機、攝影機超越,它能在全感光度范圍下實現14stops寬容度,極限寬容度超過15stops。IMX204采用雙ADC很可能是為了提高寬容度,也有可能是進一步提高讀取速度,以目前信息來看很遺憾是更傾向后者。
從布萊斯·拜爾注冊專利到今天整整是四十時間,拜爾陣列一直是CIS實現捕捉彩色圖像的主流方案,然而近年來出現了不少新濾鏡陣列以求取代老舊的拜爾陣列。索尼在NAB 2011上亮相了 F65電影級攝像機,其CIS為Super35格式,像素20MP,采用了全新的Q67——看起來像個傾斜了45°拜爾陣列,索尼表示Q67能實現更高效的插值采樣,只要20MP即可實現8K分辨率。不過Q67僅F65一家再無分店,F65市場占有率也遠遠低于后來F55。
在去年發布的華為P8手機上采用的IMX278是索尼對改進拜爾陣列又一次改進,在傳感器上采用了R、G、B、W四種濾鏡來捕捉彩色圖像。無獨有偶,IMX278僅在P8亮相,再無其它手機使用。從技術層面上說,用什么顏色濾鏡捕捉彩色圖像更多屬于ISP、屬于軟件算法問題,制造不同顏色濾鏡對CIS制造并無多大技術難度可言。
結語
經過十年發展,索尼總算把主流傳感器技術應用到大小尺寸CMOS圖像傳感器之上,沒有出現所謂的“黑科技”,其結果是多方面的。在移動領域,索尼眼前不存在實力超強勁的對手,憑借著不錯的性能、價格,能夠獲得很好的市場占有率,但利潤率有限,現在面臨著巨大的挑戰——地震致CIS減產會造成三星等乘虛而入。
在相機層面,CIS銷售數量雖不如前,但瑞薩退出、東芝被收購,即使佳能、松下尚在,已沒有一家日本CIS供應商能正面挑戰索尼的地位了。對于抱團只用日本傳感器、日本處理器的相機廠商來說,這絕對是一個噩夢,索尼自從擁有了從上游影響相機市場的能力,大家只能含著淚繼續用IMX094,說不定現在尼康在后悔沒有把東芝半導體部門收入囊中。
而在高端領域,恐怕Teledyne Dalsa、ON Semiconductor、e2v還是對索尼報以呵呵一聲,索尼十年努力不過讓自己剛剛觸摸到門檻而已。