CMOS传感器根据结构可以分成前照式(最传统的)、背照式和堆栈式。堆栈式(也译为堆叠式、积层式)是在背照式基础上的进一步发展,同时也是目前最先进的结构。
* 堆栈式是更先进的背照式传感器,因此也有厂商会将其称为“背照堆栈式”传感器。
(资料图片)
**索尼CMOS产品的品牌是Exmor,背照式叫ExmorR,而堆栈式叫ExmorRS。
堆栈式CMOS的主要特点包括:
①实现了像素、电路的分层放置,电路层代替了背照式CMOS中的基板。
②电路部分拥有了更大的空间,也能引入更先进的制造工艺来进一步扩大规模,进而让整块CMOS达到更高性能。
③ 除了像素层和电路层外,还可以附加高速缓存层(DRAM)进一步提高数据传输速度;或将光电二极管与像素晶体管分层放置进一步提高成像质量。
④因为堆叠放置,整个CMOS模块的尺寸可以更小巧。
总结下来,堆栈结构的是让传感器速度更快、尺寸更小。速度快,不仅能提升对焦、连拍性能,还能提供更具可用性的电子快门(畸变小、视频果冻小、可以闪光同步);尺寸小,则有利于手机、智能手表、MR/AR眼镜等空间寸土寸金的设备。
↓以下结构示意图均来自索尼新闻稿↓
▲背照式CMOS(左)与堆栈式CMOS(右)
▲普通堆栈式CMOS(左)与集成DRAM的堆栈式CMOS(右)
▲普通CMOS(左)与双层晶体管像素堆栈式CMOS(右)
堆栈式传感器的最大缺点是成本高(尤其是内置DRAM的产品)。因此从2015年索尼RX100M4、RX10M2在相机领域首次引入堆栈式CMOS以来,到现在采用堆栈式传感器的相机依然数量有限——可换镜头产品就更少了,两只手就能数过来。
*新一代手机里,绝大部分传感器都是堆栈式了。大多数产品主要利用小的特性,速度上到没有特别夸。
索尼(均包含DRAM)
Alpha 1(2021年1月,全画幅,50MP)
Alpha9II(2019年10月,全画幅,24MP)
Alpha9(2017年4月,全画幅,24MP)
RX100M4/M5/M5A/M6/M7、RX10M2/M3/M4、ZV-1/ZV-1F(均为Type120MP)
佳能
EOSR3(2021年4月,全画幅,24MP)
G7XIII、G5XII(2019年7月,Type1,20MP,无DRAM)
尼康Z9(2021年10月,全画幅,45MP,应该具备DRAM)
奥之心OM-1(2022年2月,Type4/3,20MP)
富士X-H2S(2022年5月,APS-C,26MP)