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。

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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

真义科技

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