索尼是如何当上手机传感器霸主的?从CCD霸主到CIS霸主的转型之路

真义科技 2024-06-26 09:37:24
1,CCD 霸主

索尼的半导体业务源于1953年,那年一代经营之神盛田昭夫飞往美国,与贝尔实验室的母公司西部电气签约了晶体管技术之授权,并于次年在日本仙台兴建了半导体新厂房。

后面让索尼扬名立万的晶体管收音机业务,便是在这些基础上开发出来的。1960年,随着半导体业务的不断扩展,汇聚了当时最先进技术的厚木工厂就此诞生!紧接着的1961年,索尼又在横滨市的保土谷区建造了研究实验室。

这些外人看来不相关的布局动作,实际上正是索尼未来辉煌的起点。到了1969年,研究实验室与东京总部研究部门合并,而这便是往后负责基础研究的核心部门——中央研究所。

1969年,美国的贝尔实验室又发明了 CCD(电荷耦合元件)。这项新发明在次年被索尼中央研究所的一位研究员发掘,在浓厚兴趣的驱使下他开始了对CCD的研究。

1972年,他成功用64像素的 CCD 完成了字母“S”的投影,时任索尼副总裁、中央研究所所长的岩间和夫预感这项技术拥有广阔的前景,便于次年为此技术正式立项。为此,索尼投入了巨大的财力和人力,期间其它公司纷纷知难而退。

但索尼没有放弃挑战,并最终于1978年开发出了实际可用的 CCD(像素提升至12万),这款CCD在1979年以“ICX008”之名正式发售,而在此之前其开发成本已高达200亿日元!

XC-1在1980年被安装在全日空(ANA)的一架大型喷气式飞机上,用于充当全日空 Sky Vision 系统的“眼睛”。1985年又开发成功了25万像素CCD,并发售了基于其的8毫米摄像机CCD-V8。

但是,从量产开始一直存在的异物、尘埃混入问题并未得到根解,甚至在1987年变得益发严重!最终,索尼通过在所有开发和生产现场都引入洁净室,以及让人看到会想起宇航服的防尘服,才彻底根除了超细尘埃颗粒问题。

1989年,索尼开发出了“片上透镜”——这些直径只有7微米的透镜能将CCD芯片的感光能力提升一倍!而未来索尼的 CIS(CMOS Image Sensor)产品,也将用上这些作用非凡的微透镜。

2,转型

1996年,在CMOS风潮的推动下,索尼正式开发CMOS图像传感器(即CIS)产品。最终于2000年,成功开发出了其第一款CIS产品 IMX001,并被索尼机器狗 AIBO 所搭载。

当时的CIS产品由于“低画质高噪音”这个显著缺点,依然无法撼动CCD的江湖地位。但随着时间的推移,CIS产品的低生产成本、低技术门槛以及低功耗这三个优点,逐渐成为了其无可替代的竞争优势。

而且随着像素数量的逐级增长,读取速度慢的CCD,显然会在未来遇到无法应对高分辨率数据的一天。权衡再三之下,索尼最终于2004年决定中止对CCD的增产投资。

这个决定之所以没法轻易做出,是因为当时的数码相机仍以搭载CCD之机型为主流,而索尼的CCD市场份额也是世界第一。也就是说,这一决定是在相机制造商强烈要求增产CCD的情况下做出的!

但对于转型来说,却最需要这种“壮士断腕”的果决,于是索尼此后的投资重心正式转为CMOS图像传感器开发。到了2007年,索尼正式推出了CIS品牌 Exmor。

而这个品牌的开山之作,正是首创了CIS内置列并行A/D转换电路(又名为ADC,即模数转换器)的IMX035,从而让索尼CIS产品具备了高速、低噪点的里程碑特性!正当世人为之惊愕之时,大法并没有停止前进的脚步。

索尼的Exmor传感器由于业界首创的技术性创新,不仅具备了上述的两大优点,还因为输出的是数字信号,从而具备了更好的抗干扰性。

不过,2007年的时候,豪威已经对外展示了其背照式技术CIS产品,所以索尼一点都不敢懈怠——而是奋起直追并于2008年迅速推出了新一代的Exmor R背照式技术产品!

另外,依靠自有工厂的优势,索尼紧接着在2009年又提前豪威,实现了感光度为之前产品2倍的背照式产品之商业化!此番逆天进度,直接引起了乔布斯的注意。

3,CIS 霸主

2011年 iPhone4S 发布后,世人发现苹果开始引入了索尼,和豪威一同作为后置镜头传感器的供应商。而这苹果第一款定制的索尼传感器,便是鼎鼎大名的IMX145。

随着背照式产品量产的先发优势,以及当时风靡全球的苹果手机支持,索尼终于如愿以偿地在2011年重回全球图像传感器霸主之位!此时可谓形势一片大好,于是苹果一脚踢开豪威,在2012年发布的 iPhone5 之后置镜头传感器中全面拥抱索尼!

正所谓“一步先,步步先”,2012年索尼又推出了Exmor RS系列产品,从而成功商用了极具里程碑意义的堆栈式技术——就此一举实现了高画质、多功能、小尺寸等多种优越特性!

在索尼CIS业务的蓬勃发展之下,2014年苹果在 iPhone6 系列找中,就连前摄端的传感器都把豪威给踢掉了,从此索尼成为了苹果手机所有摄像头传感器的独家供应商!

得益于 iPhone6 系列的逆天销量,2014年索尼再接再厉,抢到了手机CIS领域的年度全球第一宝座——而这个一哥位置索尼一坐就是九年(今年过去后就是十连冠了)。

2015年,登上手机图像传感器巅峰的索尼,开发成功了业界首创的 Cu-Cu 连接(即“铜互连DBI”)技术,从而进一步提升了性能和生产效率,并缩小了CIS的尺寸。

2016年,在CIS业务持续成功的大背景之下,索尼正式拆分半导体业务。全新的索尼半导体解决方案公司,拥有3300个员工,并吸纳了索尼元器件解决方案负责半导体开发和设计的部门。

2017年,索尼开发成功了业界首款三层堆栈式手机CIS产品——即增加了DRAM层的IMX400,从而实现了之前相机端才有的超级慢动作摄影,并顺带大幅改善了快门的“果冻效应”。

2021年,索尼最新的双层晶体管技术正式宣布全球首发,这个能够大幅提高CIS感光能力和动态范围的先进技术,代表着索尼在智能手机小型化CIS的探索之路上,又迈出了一大步。

尾声:

在最新的2022年全球手机CIS排名中,索尼不仅占据了高达54%的市场份额,还成为了全年唯一实现正增长的主要供应商。

而且这是其自2019年以来,首次突破50%市占率关卡!

也就是说,在手机CIS这个领域,索尼一家的份额比全世界所有竞争对手加起来的份额总和还多!大法的霸主地位,稳固程度可见一斑。

6 阅读:893
评论列表
  • 2024-06-27 18:30

    科技创新才是第一生产力,革命尚未成功,豪威仍需努力

  • 2024-07-12 18:06

    原来豪威老早之前就和索尼刚过了,之前还以为这个品牌是突然冒出来的

  • 2024-07-27 06:20

    其实在相机中最先应用CMOS传感器的是佳能吧,不知为何以后佳能未将其独立出来大力发展转而去采购索尼的产品等于是把这领域拱手相让了![得瑟][笑着哭]