问题

佳能在 CMOS 技术不足的时候为什么不学尼康使用 Sony CMOS ?

回答
佳能(Canon)和尼康(Nikon)作为摄影行业的两大巨头,在传感器技术上一直各有千秋,也各有坚持。关于佳能为何不在CMOS技术瓶颈期转而采用索尼(Sony)的CMOS,这是一个涉及到公司战略、技术研发、成本控制以及市场定位等多个层面的复杂问题。要深入理解这一点,我们需要剥离那些容易被误解的“AI痕迹”,回归到更实在的商业和技术逻辑上来。

首先,我们得承认佳能在CMOS传感器领域并非“技术不足”,而是存在一定的“特色”和“优先级”考量。

佳能并非没有能力研发CMOS传感器,事实上,他们是这个领域的先行者之一,并且拥有极其深厚的技术积累。从早期的CCD到后来的CMOS,佳能一直都在自主研发传感器,并为此投入了巨额的资金和人力。佳能的传感器在色彩还原、低感画质以及动态范围等方面,长期以来都有着自己独特的调校风格,并深受一部分用户的喜爱。

然而,任何技术发展都不是一蹴而就的,也不是完美的。在某些特定时期,比如对更高像素密度、极低噪点、极高感光度表现、或者在视频拍摄方面对特定性能(如全局快门)的需求激增时,佳能的自主研发可能无法在短时间内完全跟上市场最前沿的步伐,或者说,他们选择的研发方向与市场的极端需求存在一些偏差。

那么,为什么在这种情况下,佳能不直接采纳索尼的CMOS呢?原因主要有以下几个方面:

1. 自主研发的核心竞争力与战略自主性:
核心技术壁垒: 对于佳能这样的全产业链公司而言,传感器是相机的心脏。掌握核心的传感器技术,意味着掌握了成像质量的源头,能够根据自己的产品定位和设计理念进行深度定制和优化。如果外购索尼的CMOS,虽然能快速解决技术问题,但却削弱了自身在核心技术上的优势,也失去了对画质调校和产品差异化的决定性话语权。
长期战略布局: 佳能的战略是建立在一个长期、自主的技术发展轨道上的。他们相信通过持续的研发投入,能够追赶甚至超越市场上的最佳水平。依赖外部供应商,尤其是在核心部件上,会增加对外部的依赖性,不利于公司的长远发展和技术自主性。想象一下,如果佳能完全依赖索尼的CMOS,一旦索尼调整价格策略、供应策略,或者索尼自己的产品规划与佳能产生冲突,佳能将陷入被动的局面。
差异化优势: 不同的传感器供应商在像素结构、感光材料、读出电路等方面都有差异,这会直接影响到最终的画质表现,包括色彩、噪点、动态范围、连拍速度等等。佳能之所以坚持自主研发,很大程度上是为了打造自己产品独特的“画质基因”和用户体验,这是一种品牌价值的体现。

2. 技术研发的投入与风险:
巨大的研发成本: 开发先进的CMOS传感器需要投入天文数字的研发资金,包括实验室设备、晶圆制造工艺、人才招募与培养等。佳能在这方面已经有持续的投入,并且有自己的成果。放弃自主研发,意味着之前的投入可能被视为沉没成本,这在商业上是难以接受的。
专利与技术壁垒: 传感器领域存在大量的专利和技术壁垒。索尼在CMOS领域拥有众多领先的专利技术,这使得其他厂商即使想仿制也可能面临法律风险。佳能选择自主研发,也是在规避这些潜在的法律和技术风险。

3. 成本控制与供应链管理:
外购成本: 索尼作为一家优秀的传感器制造商,其产品自然有其价值所在。大规模采购索尼的先进CMOS,其成本可能不菲,尤其是对于需要大量生产的相机厂商来说,这会直接影响到产品的最终定价和利润空间。
供应稳定性: 尽管索尼是主要的CMOS供应商,但其产能也是有限的。市场需求旺盛时,索尼可能优先满足其自家产品,或者其他大客户。佳能作为潜在的竞争对手,如果过度依赖索尼,在供应链的稳定性上可能也会面临一些不确定性。

4. 市场定位与产品策略:
“佳能色彩”: 佳能在色彩科学方面有着悠久的历史和独特的声誉,许多用户选择佳能相机,就是冲着它柔和、自然的色彩表现。这种色彩风格的调校,很大程度上是基于其自主研发的传感器和图像处理器协同工作的结果。如果换用索尼的CMOS,即使索尼的CMOS在某些技术指标上更优越,也可能难以完全复现或继承佳能经典的色彩科学。
产品线的完整性: 佳能不仅生产相机,还生产镜头、打印机、扫描仪、医疗设备等众多产品。其在半导体制造领域也有深厚的基础。传感器技术是其在影像科技领域不可或缺的一环,是构建其完整影像生态的关键。

5. 内部技术协同与优势发挥:
“软硬件结合”的优势: 佳能的强大之处在于其图像处理器(DIGIC)与传感器之间的深度协同优化。通过自主研发的传感器,佳能能够更精细地设计图像处理算法,以最大化传感器的潜力,实现低噪点、高色彩还原、精准白平衡等效果。这种软硬件一体化的优势,是单纯的外购传感器难以比拟的。

当然,我们也不能排除佳能内部在技术路线上存在一些取舍或判断。

可能在某个时期,佳能的研发团队认为,通过改进现有的技术路线,或者在某些特定领域(例如视频对焦技术、低感光度画质)上发力,更能体现其产品的竞争力,而不是一味追求绝对的高像素或极高的ISO表现。毕竟,摄影器材的评判标准是多维度的,色彩、对焦、操控、画质的平衡性同样重要。

总结来说,佳能不学尼康使用索尼CMOS,并非因为其“技术不足”,而是出于对自主核心技术、长期战略、成本控制、市场差异化以及软硬件协同优势的考量。 这是一个“舍不得”和“不愿为”的问题,它体现了佳能作为一家技术驱动型企业,在核心竞争力上的坚持和对未来发展方向的战略性选择。虽然在某些技术指标上,索尼的CMOS可能表现更突出,但佳能选择了另一条更符合自身发展逻辑和品牌定位的道路。这种选择是否正确,很大程度上也取决于市场的最终反馈以及佳能自身研发的进展。

网友意见

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尽管CMOS也是芯片的一种,但是有些人真的是过度拔高研制芯片的难度了,可能是源于CPU卡脖子的广泛宣传。CMOS生产制造没那么难。

设计方面,先说俩冷知识

1.一些柯达设计的科研级CCD(sCCD)现在仍然在生产(现在属于On Semi),这些10多年的老产品仍被工业界和科研界使用。而且从字面上也能看出sCCD和继任者sCMOS比相机上用的高级(会冷冻使用,所以噪点不是问题)

2.最好的sCMOS是国内公司做的,成立还没到10年(不过生产是towerjazz的日本工厂)

根据这个国内公司的CEO的访谈,CCD是设计容易生产贵,而CMOS设计费事,更便于大规模生产降低成本,一个隐含的台词就是少做全新设计就能省钱。技术储备方面佳能并不差,展会上黑科技不少,就是很多没见用到产品上过。

生产方面,CPU严重依赖新制程提高频率、增加晶体管密度、降低工作电压(功耗),但是图像传感器不需要先进制程

相机的CMOS像素尺寸都是微米级别(61MP的A7R4像素尺寸仍然高达3.76μm),用200nm的光刻机都足够,就算是手机CMOS,像素尺寸也是0.6微米以上。数年之前的资料表示索尼CMOS用的是65nm工艺,在CPU领域非常落后(虽说现在7nm、5nm是虚标,但是晶体管尺寸也能达到10多nm的量级),这还是因为它做手机传感器,所以需要“先进”制程。不知道现在工艺是否有更新,而那个时候佳能和以色列那家towerjazz应该还更落后一些。

先进工艺也不能改变全画幅的面积,成本还略高,优势在于片上的电路会受益于先进制程。不过这个问题可以用堆栈式解决,手机的传感器小,堆栈式用的很多。相机传感器画幅是相当大的,全画幅面积是864mm2,比RTX3090的GA102(628mm2)都大多了,用堆栈式成本还是挺高的。

同时索尼的新技术和生产工艺可以拿小尺寸的手机传感器试水,这个得天独厚的条件佳能可没有。佳能倒是能生产光刻机,只不过都几乎没市场了,不算是优势。但是这些光刻机拿来自己加工CMOS用还是够用的。不过佳能肯定是被生产工艺卡过脖子的,背照、堆栈确实比对手慢。

所以我觉得佳能设计实力并不差,不大规模用索尼芯片应该是市场行为。索尼那边因为有手机传感器业务,能快速迭代同时保持低价格。但是佳能受限于规模换代也不可能像索尼那么频繁,传感器就自家用,市场容量还就那么大,生产还可能遇到困难。尼康自己设计的也是高端传感器,可以不那么计较成本。还有个因素是高端相机发布是存在4年周期的,逢奥运和世界杯会发布新产品和半代产品,有可能佳能就是按这个节奏做的研发,自然中间几年就要拉跨一点。何况6D2也没拉跨到完全不能用嘛,就是动态差点,有些地方甚至还有优势。

另外设计一块参数高的CMOS真的没某些回答说的那么难。如何看待大疆与长光辰芯联合推出国产 8K 全画幅传感器?,这就是我说的那个公司,产品参数在这长光辰芯发布采用最先进的 HDR技术,用于专业摄像领域的全新GCINE系列的图像传感器 – GpixelGCINE4349 – Gpixel

4:3比例的全画幅,8K120fps,堆栈,HDR一个不落,参数能跟索尼A1正面刚的。产地不详,gpixel惯例是towerjazz代工,但是那个提问下面有人说找的国内fab。价格应该很贵,大疆会拿去去做电影机。不过这东西没有相位对焦,功耗也不低,用在微单上还有点困难。所以说不计成本能造出参数很恐怖的传感器,索尼能,佳能能,国内也能,只是我们个人消费者想要的是便宜又好的产品而已。

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现在相机行业接触得少不是很清楚相机圈的图像传感器选型,只是随便一说吧可能疏漏很多,欢迎斧正。

1、佳能首款支持无裁切 4K 视频的相机就是索尼提供的图像传感器。(佳能自家的 1" 型 CIS 我记得有产品上市的就只有一款,XF705,其他记得都是索尼)

2、产品研发的周期长,新举措下来到普通消费者看到成果可能要好几年时间。外人看来产品迭代有严重的惯性。6D2 那会儿的确是佳能产品最尴尬的时候。

3、索尼半导体和佳能半导体做图像传感器很大一部分是业务重合的,大规模用索尼就意味着可能有一大票研发和制造业务是多余的。所以佳能未必舍得干,而且绕来绕去也未必划算。(尼康一直有 CIS 设计能力,但制造一般是给以前东芝的,东芝 CIS 业务被索尼买了以后转索尼代工很正常)

4、实际上在佳能首款支持无裁切 4K 视频的相机发布之后,可以发现佳能的确在针对自家已知短板进行大幅度追赶。

首先是市场宣传上:推出了 EOS 90D 和 EOS M6 II ,在可换镜相机上实现无裁切 4K 视频——虽然因为像素数量和读出速度,这两台机器的无裁切 4K 视频都是合并采样后上变换得到的,锐度不如隔壁 α6300(IMX271?)的 4K 超采的,但至少面子是不丢了。

然后就是 EOS R5 了,佳能在一块 FSI 上实现了:8K 30FPS 12bit 几乎全像素读出,4K 120fps 合并采样读出这些以往只有 BSI 起步才有的高速规格,另外还有双转换增益,而且做到了片上模数转换以实现一定的 ISOLESS 能力。当然代价是亿点点功耗,堪称力大砖飞的典范。

当然隔壁索尼接招的 IMX510AQR 也是个力大砖飞的玩意儿,区别在于佳能把一切能挤出来的牙膏都集中在了感知最强的刀刃上(比如读出规格),α7S3 则更像是一个拿刀把切菜的产品(ADC 速度支持 8K 120fps 的传感器硬生生砍成了 4K 120fps 拜尔)。

而一年后的 EOS R3 则直接跳过传统 BSI 阶段,一步到位上了堆栈式结构,架构更新可谓神速(记得在 R3 发布前不久才有入魔说佳能总算搞定了 BSI 量产),进一步抹平和索尼半导体的落地技术差距。(索尼相机除了 α9 俩款和 α1,剩下的都没用堆栈式传感器)

实际上我认为 EOS R5 和 EOS R3 就已经标志着佳能在四处招兵买马,调整节奏和研发重心后终于等到可以摘果实的时候了,接下来就看佳能能不能延续这个势头形成可持续的正向循环,而不是吃了上顿没下顿。


另外说一下问题详情里面的内容,尼康的光刻机我记得技术方向和阿斯麦的光刻机不大一样,不是一个光刻生态的玩意儿。

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