CMOS 傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分成前照式(最傳統(tǒng)的 )、背照式和堆棧式。堆棧式(也譯為堆疊式、積層式)是在背照式基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展,同時也是目前最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)。
* 堆棧式是更先進(jìn)的背照式傳感器,因此也有廠商會將其稱為“背照堆棧式”傳感器。
** 索尼 CMOS 產(chǎn)品的品牌是 Exmor,背照式叫 Exmor R,而堆棧式叫 Exmor RS。
堆棧式 CMOS 的主要特點(diǎn)包括:
① 實(shí)現(xiàn)了像素、電路的分層放置,電路層代替了背照式 CMOS 中的基板。
② 電路部分擁有了更大的空間,也能引入更先進(jìn)的制造工藝來進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模,進(jìn)而讓整塊 CMOS 達(dá)到更高性能。
③ 除了像素層和電路層外,還可以附加高速緩存層(DRAM)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速度;或?qū)⒐怆姸O管與像素晶體管分層放置進(jìn)一步提高成像質(zhì)量。
④ 因為堆疊放置,整個 CMOS 模塊的尺寸可以更小巧。
總結(jié)下來,堆棧結(jié)構(gòu)的是讓傳感器速度更快、尺寸更小。速度快,不僅能提升對焦、連拍性能,還能提供更具可用性的電子快門(畸變小、視頻果凍小、可以閃光同步);尺寸小,則有利于手機(jī)、智能手表、MR / AR 眼鏡等空間寸土寸金的設(shè)備。
↓ 以下結(jié)構(gòu)示意圖均來自索尼新聞稿 ↓
▲ 背照式 CMOS(左)與堆棧式 CMOS(右)
▲ 普通堆棧式 CMOS(左)與集成 DRAM 的堆棧式 CMOS(右)
▲ 普通 CMOS(左)與雙層晶體管像素堆棧式 CMOS(右)
堆棧式傳感器的最大缺點(diǎn)是成本高(尤其是內(nèi)置 DRAM 的產(chǎn)品)。因此從 2015 年索尼 RX100M4、RX10M2 在相機(jī)領(lǐng)域首次引入堆棧式 CMOS 以來,到現(xiàn)在采用堆棧式傳感器的相機(jī)依然數(shù)量有限 —— 可換鏡頭產(chǎn)品就更少了,兩只手就能數(shù)過來。
* 新一代手機(jī)里,絕大部分傳感器都是堆棧式了。大多數(shù)產(chǎn)品主要利用小的特性,速度上到?jīng)]有特別快。
索尼(均包含 DRAM)
Alpha 1(2021 年 1 月,全畫幅,50MP)
Alpha 9II(2019 年 10 月,全畫幅,24MP)
Alpha 9(2017 年 4 月,全畫幅,24MP)
RX100M4 / M5 / M5A / M6 / M7、RX10M2 / M3 / M4、ZV-1 / ZV-1F(均為 Type 1 20MP)
佳能
EOS R3(2021 年 4 月,全畫幅,24MP)
G7XIII、G5XII(2019 年 7 月,Type 1,20MP,無 DRAM)
尼康 Z 9(2021 年 10 月,全畫幅,45MP,應(yīng)該具備 DRAM)
奧之心 OM-1(2022 年 2 月,Type 4/3,20MP)
富士 X-H2S(2022 年 5 月,APS-C,26MP)
本文來自微信公眾號:相機(jī)筆記 (ID:xjbiji),作者:滕飛 et
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