過(guò)去十年是CIS（CMOS Image Sensor，CMOS圖像傳感器）飛速發(fā)展的十年，索尼的半導(dǎo)體部門(mén)正是借此崛起，根據(jù)Yole的報(bào)告，索尼坐穩(wěn)了全球第一大CIS供應(yīng)商位置——即使不算剛剛收購(gòu)的東芝，銷售額也達(dá)到了35%、出貨量更是高達(dá)50%，超過(guò)第二名三星、第三名Omnivision之和。與此同時(shí)，索尼CIS一靠iPhone二靠DXOMark實(shí)現(xiàn)了名利雙收。
今天索尼傳感器看著風(fēng)光無(wú)限，可誰(shuí)想到過(guò)去十年索尼不為人知的努力與遭受的白眼，比如說(shuō)尼康的旗艦全副幾乎不采用索尼傳感器，像素長(zhǎng)期被佳能壓制，另一方面索尼在CIS的“黑科技”一點(diǎn)也不黑，事實(shí)上不過(guò)遵循業(yè)界技術(shù)發(fā)展而已，過(guò)去十年是索尼CIS的奮斗史、追趕史。
Exmor誕生
與歐美企業(yè)喜歡采用簡(jiǎn)單明了的命名方式不一樣（比如說(shuō)普及最廣的彩色濾鏡陣列，就根據(jù)其特征命名為RGGB排列，或采用發(fā)明者的名字），日本企業(yè)命名更具“神秘東方色彩”，一個(gè)能夠通俗易懂的技術(shù)會(huì)加上玄之又玄的名字，這點(diǎn)索尼最為突出。
在2007年索尼發(fā)布了首款Exmor傳感器，相對(duì)以往CIS，Exmor最大變化是內(nèi)置了ADC（analog-to-digital converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器）。在外置ADC傳感器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，每列像素產(chǎn)生的信號(hào)先通過(guò)降噪電路，匯聚后再通過(guò)外部總線傳輸?shù)絾蝹€(gè)或數(shù)個(gè)ADC之中。而Exmor每列像素?fù)碛歇?dú)立的ADC，在CIS芯片上即可完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后通過(guò)數(shù)字總線傳輸出去。由于Exmor的ADC數(shù)量非常龐大，每個(gè)ADC能在低頻率下運(yùn)行，僅達(dá)到kHz級(jí)別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外置ADC的MHz級(jí)別，有效減少了噪聲，也利于實(shí)現(xiàn)高速讀取。而且Exmor輸出的是數(shù)字信號(hào)，抗干擾性更好，易于長(zhǎng)距離布線，亦無(wú)須ADC靠近CIS布置，大幅度簡(jiǎn)化了PCB設(shè)計(jì)。
IMX035是索尼首塊Exmor傳感器，應(yīng)用于安保領(lǐng)域，1/3英寸、像素為1328×1024，能以全像素輸出120fps，內(nèi)置ADC功不可沒(méi)。Exmor的成果迅速被索尼應(yīng)用到其它領(lǐng)域之中， 2008年發(fā)布的單反相機(jī)尼康D3X、索尼A900正是采用了索尼24MP全副傳感器IMX028，不過(guò)在IMX028上索尼只能實(shí)現(xiàn)12bit、5fps全像素連拍，為了保證畫(huà)質(zhì)尼康不得不外置了14bit ADC。
?。峥?D3X上的IMX028）
與業(yè)界先進(jìn)水平相比——例如是ARRI在2005年推出的D20攝像機(jī)（其6MP、Super35規(guī)格CIS在12bit下峰值輸出達(dá)到了150fps）或是稍遜的2007年亮相Red One Mysterium-X（4K@60fps），索尼在2007年才實(shí)現(xiàn)了內(nèi)置ADC，還是在小尺寸傳感器下實(shí)現(xiàn)的，落后不是不是一丁半點(diǎn)。但憑借Exmor索尼拿到了進(jìn)入CIS市場(chǎng)的“準(zhǔn)入證書(shū)”，開(kāi)始了小步快跑的追趕之路。而日本另一家大型CIS制造商佳能長(zhǎng)年徘徊在內(nèi)置ADC的門(mén)檻之外，2015年傳感器銷售額大跌16%毫不讓人意外。
?。≧ed One Mysterium-X上的傳感器）
借手機(jī)上位的Exmor R
在實(shí)現(xiàn)了內(nèi)置ADC后索尼高歌猛進(jìn)，2008年推出了采用BSI（Back-illuminated，背照式）技術(shù)的Exmor R傳感器。Exmor R沿用了Exmor套路，先在技術(shù)難度較低的小尺寸CIS上試水，首款產(chǎn)品是IMX055CHL，尺寸為1/4英寸，總像素為2048×1536，被應(yīng)用在HDR-CX110等攝像機(jī)當(dāng)中。不過(guò)讓Exmor R揚(yáng)名立萬(wàn)的，不是索尼自家相機(jī)、攝像機(jī)，而是蘋(píng)果的iPhone 4s。
iPhone 4作為一款劃時(shí)代產(chǎn)品其意義不必多表，與大家映像中iPhone采用索尼CIS不一樣，iPhone 4采用的是來(lái)自O(shè)mnivision的OV5642背照傳感器，直到iPhone 4s上蘋(píng)果才改用索尼8MP的IMX145背照傳感器。在FSI（FRONT-SIDE ILLUMINATED，前照式）時(shí)代里，拜爾陣列濾鏡與光電二極管（Photo-diode）間存在大量金屬連線，阻隔了大量進(jìn)入傳感器表面的光線。為了緩解該問(wèn)題，TowerJazz、松下提出過(guò)在每個(gè)光電二極管前端加入導(dǎo)光管（Front-side via wave guides）方案，但效果遠(yuǎn)不如BSI明顯。在BSI結(jié)構(gòu)下，金屬連線轉(zhuǎn)移到光電二極管的背面，光線不再被阻擋，信噪比大幅度提高，而且可以采用更復(fù)雜、更大規(guī)模電路來(lái)提升傳感器讀取速度。自BSI傳感器普及起，手機(jī)夜拍不再是難事，便攜數(shù)碼相機(jī)的衰落加速，索尼半導(dǎo)體部門(mén)以損失一個(gè)小市場(chǎng)換來(lái)一個(gè)大市場(chǎng)。
Exmor R對(duì)相機(jī)市場(chǎng)造成實(shí)質(zhì)影響還得等到索尼黑卡二代RX100II面世，該相機(jī)采用的IMX183傳感器相對(duì)前一代IMX163主要指標(biāo)沒(méi)有變化（1英寸、20MP、22fps），但高感光度表現(xiàn)大幅度飆升，后來(lái)該傳感器紛紛被佳能、松下相機(jī)所采用（要明白佳能、松下均能自產(chǎn)傳感器）。
既然BSI療效這么顯著，那什么時(shí)候APS-C、全副相機(jī)才能用上呢？當(dāng)年索尼被問(wèn)及此問(wèn)題時(shí)卻拋出了一個(gè)背照在大尺寸傳感器上無(wú)用論?？扇蘸笏髂嵯群蟊蝗?、被自己連扇耳光。2014年三星發(fā)布了全新的旗艦微單相機(jī)，采用了一塊28MP、APS-C畫(huà)幅的背照傳感器，連拍速度達(dá)到了15fps。更為驚人的是，三星傳感器市場(chǎng)經(jīng)理Jay Kelbley在采訪中表示，NX1的傳感器采用65nm銅互連工藝制造，其讀取速度可達(dá)到了240fps（13bit下）。很可惜的是，自NX1發(fā)布后，三星在相機(jī)市場(chǎng)再無(wú)大的舉措，還傳出了要退出相機(jī)市場(chǎng)的信息。
在2015年索尼拿出了A7RII相機(jī)，采用42MP、全副背照傳感器，14bit下連拍速度可達(dá)到了5fps，可在不裁切畫(huà)幅情況下拍攝4K視頻。在索尼官網(wǎng)上并沒(méi)有該傳感器資料，也沒(méi)有其它廠商采用該傳感器，估計(jì)是半導(dǎo)體部門(mén)特供給相機(jī)部門(mén)的芯片，最高讀取速度并不清楚。BSI結(jié)構(gòu)賦予了A7RII出色的高感光度表現(xiàn)，可苦于孱弱的處理器，連拍僅有5fps，估計(jì)A7RII后續(xù)產(chǎn)品會(huì)沿用該傳感器、更換新處理器。