索尼的最新全域快門CMOS是黑科技「組裝上陣」？

前段時間索尼、松下都爭相發布了最新的能實現全域快門的CMOS技術，這緊跟的一前一後節奏很容易讓人覺得全域快門CMOS將在今年有重大突破，真的嗎？帶著這個疑問，影像麥客整理了一下行業里全域快門CMOS的相關信息，發現了很多有趣的內容，將分多篇推文與大家分享。

和傳統索尼Exmor CMOS的每列像素配備一個模數轉換器（ADC）不同，索尼這次的全域快門CMOS最重要的是實現了針對每個像素的14-bit模數轉換器配置，也就是新款感測器在每個像素下都配置了最新開發的低電壓驅動模數轉換器，這些模數轉換器可及時地將來自像素的模擬信號轉換為數字信號並轉存。這種結構改變了傳統的像素信息逐行讀取的方式，可以實現全部像素信息同時讀取，從而獲得了全域快門的功能。療效很好，但是負擔也很大，每一個模數轉換器都是需要電壓驅動的，這一下增加了幾乎1000倍的數量，十分考驗索尼的降低功耗的能力。

上層為像素層，下層為模數轉換器層

為了實現像素層和模數轉換器層的高效率連接傳輸電信號並且給和像素數量一樣多的146萬個模數轉換器預留足夠的空間，索尼還採用了Cu--Cu技術，也就是以前提過的銅布線技術，與鋁線相比，銅線的導電電阻大約低40%，讓晶元運行速度提高15%，可靠性大大提高。當然這個技術並不新穎，索尼已在2016年1月就開始規模化採用了。

晶元結構圖

仔細看這塊CMOS的晶元結構圖，還可以發現索尼採用了大概在16年推出的SLVS-EC傳輸介面。SLVS-EC英文全名為Scalable Low Voltage Signaling Embedded Clock。這是索尼在面臨圖像感測器像素數量越來越大，讀取幀率要求越來越高情形下對CMOS信號傳輸技術的突破。SLVS-EC介面使傳輸速度高達 2.3Gbps / 1 Lane，傳輸速度高於以前的MIPI的 1.44Gbps / 1 Lane 與 Sub LVDS 的0.576Gbps / Lane，能大幅提升CMOS模擬或者數字信號傳輸的速度。

這樣看來，索尼這塊CMOS為了實現全域快門在大幅度增加模數轉換器的數量同時，重新「組裝」了像銅布線技術、SLVS-EC傳輸介面等傳統「黑科技」，必定會大幅增加功耗和晶元結構複雜程度。雖然這種方式可能是目前最徹底的全域快門實現技術，但如何降低功耗、提高晶元良品率並降低成本將是索尼接下來的重大挑戰。

不過索尼在全域快門領域已經積累多年，高端方面，索尼在12年就推出了帶全域電子快門的F55。在安防和機器視覺領域，索尼還有Pregius感測器產品線，採用了索尼的低噪點CCD結構，實現了高畫質的有源像素型全域快門CMOS技術。這一高一低，就看索尼什麼時候能產出能夠普及到微單產品線的全域快門CMOS了！

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