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 – Gpixel、GCINE4349 – 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。
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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