「索尼」索尼凭什么坐上如今CMOS的头把交椅？

原文标题：索尼凭什么坐上如今CMOS的头把交椅？

根据市场调研机构 Strategy Analytics 关于「全球智能手机图像传感器市场份额」的调查研究数据显示，2021 年全球手机图像传感器的总营收为 151 亿美元，而索尼占据当中的 45%，稳居行业榜首，而第二、三名则分别是 26% 的三星和 11% 份额的 OV 豪威。

而另一家市场调研机构 Counterpoint 也曾发表过调研报道，预测今年索尼图像传感器的市场占有率虽会有所下降，但仍能达到 39.1%，坐稳全球第一的宝座；而三星以 24.9% 的份额次之，OV 豪威、格科微、安森美等跟在其后。

而事实上索尼的图像传感器已经连续几年位居行业占有率第一了，从第一款 Exmor 诞生，到 Exmor R 系列的推出，再到 Exmor RS 系列渗透和普及，索尼这一路是如何走过来的？

我们知道，如今的「图像传感器」大多指的是 CMOS 图像传感器（CMOS Image Sensor / CIS），是一种主动式电荷驱动的图像传感器；而在此之前，被动式电荷驱动的 CCD 图像传感器更为普遍。

索尼的半导体业务其实早在 1950s 年代就开始了，在 1970 年曾开发过 CCD 传感器，并于 1978 年成功开发了高达 12 万像素的 CCD；而到了 1996 年，索尼正式开始宣布开发 CMOS 传感器，并在 2000 年量产了它的首款 CMOS 图像传感器 IMX001，并搭载在当时红极一时的 AIBO 电子狗上；直到 2004 年，索尼决定停止 CCD 传感器的开发，全面转向 CMOS 传感器的研发，正式开启了索尼半导体的 CMOS 传感器之梦。

索尼的 Sensor 是从 Exmor 到 Exmor R、Exmor RS 系列演进的 —— 在 2007 年，索尼正式推出了 Exmor 系列的首款产品 IMX035，这是一块 139 万像素的 1/3 英寸型 Sensor，第一次在小尺寸 CMOS 内置了 ADC 模数转换器，但它仅用在了安防领域。

2008 年，索尼发布了 2400 万像素的 IMX028 传感器，被用在了尼康的 D3X，索尼的 α900、α850 可更换镜头的相机中，在这一年才算真正打开了索尼 CMOS 传感器的市场。

同年的 2008 年，索尼推出了第一代 Exmor R 系列传感器，首次在小尺寸 CMOS 上实现了 BSI 背照式工艺的量产，推出了 IMX055CHL 传感器，1/4 英寸型、315 万像素，用在了自家的 HDR-CX110 这款 DV 机上 —— BSI 背照式工艺能将原本普通前照式电路的线路移到光电二极管的背部，进而提升 CMOS 表面的进光量。

这时候索尼的「天时」、「地利」都有了，还需要「人和」真正地将索尼 CMOS 推向台前。

2011 年 10 月，苹果发布了 iPhone 4S，首次搭载索尼的 Exmor R 系列背照式 CMOS IMX145 —— 这也是苹果首次使用索尼的 CMOS，索尼至此正式开启 Exmor（Exmor R 系）传感器（智能手机）移动设备化的进程。

Exmor R 系列移动设备和普通相机两头抓 —— 索尼的第二代黑卡 RX100 II 相机搭载了 1 英寸型的 IMX183 已经是背照式 Exmor R 系列的产品了，它相比初代黑卡的 RX100 前照式 Exmor IMX163 极大地提升了感光度，也开始得到了相机领域的认可；直到 2015 年，索尼将背照式工艺推向全画幅的 CMOS，推出了 IMX251，并搭载在 α7 RII 身上。

而另一条线，即 Exmor RS 系列在 2012 年的 8 月份就开始启动了。

【传统背照式 CMOS 结构示意（左）与堆栈式 CMOS 结构示意（右）】

Exmor RS 系是索尼的堆栈式 CMOS 产品线，所谓堆栈式 Stacked Structure，也可以称「堆叠式」或「积层式」，是背照式 CMOS 的进化版，简单来说就是背照式 CMOS 光电二极管周围的电路进一步转移到光电二极管的背部，形成堆叠起来的「图像传感器单元」和「逻辑控制单元」两层结构，并通过 TSV 硅通孔技术相连，直接压缩了 CMOS 的表面积，进一步小型化 CMOS。

而到了 2017 年，索尼推出了 IMX400，在自家的 Xperia XZs 手机上首发，IMX400 在原先双层堆叠的结构上再增加了一层 DRAM 芯片，用提升 CMOS 数据处理速度，直接为 Xpera XZs 带来了短时间 960fps 的慢镜头录制，更重要的是有效降低了果冻效应。

后面的事情大家都知道了，如今索尼的 CMOS 覆盖范围之广，从专业的电影 / 影视录制机，到专业相机、普通相机，再到安防、汽车视觉，以及我们手中的智能手机，绝大多数属 Exmor RS 产品线，且已拥有各种不同定位的产品，且产品之多、命名之乱，也值得再开一篇文章与大家聊聊。

从 2007 年第一块 Exmor CMOS 传感器诞生至今已经过 15 年，这 15 年里索尼从零开始至今已多年保持行业龙头地位 —— 它见证了 CMOS 重心从相机往移动设备的转移、目睹了（相机）友商的没落和离开、收购了东芝的传感器业务；而它与它的合作伙伴可以说是相互成就的，以移动端为例，不仅有苹果、三星（早期），还有华为、OPPO、vivo、小米等一众国产厂商的合作，才造就今天的 Exmor。

而今晚凌晨的 iPhone 14 发布会，iPhone 14 Pro 系列摄像头下那块 Sensor，又会不会是新款 Exmor RS 呢？

如果你感兴趣，下次或许可以跟大家聊聊索尼的对家 —— 三星 ISOCELL 系列图像传感器的发家史。

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