索尼CMOS图像传感器十年奋斗史：称霸 再称霸！

大小通吃的Exmor RS

在2012年8月20日索尼发布了“堆叠式结构”（stacked structure，后来索尼又将其翻译为积层型）的CIS，将其命名为Exmor RS。索尼表示该结构将承载背照式像素结构的像素部分叠放于附着信号处理电路的芯片上方，取代了用于背照式CMOS影像传感器的传统的支撑衬底。

（索尼官方的stacked structure示意图）

Exmor RS一出一片哗然，这到底是什么鬼？要理解stacked structure结构，最好抛开索尼官方资料，索尼的表述实在过于含糊，关键点也未说明，而且stacked structure不是索尼独有技术，有大量资料可以帮助我们理解该结构。

BSI将滤镜与光电二极管之间连线转移到光电二极管背面，但光电二极管阵列周边依然存在大量电路，在stacked structure结构下这些电路被转移到光电二极管背面，并通过TSV（Through Silicon Via，硅通孔）技术连接到其它芯片。

这样有很多好处，首先是迁移电路后，CIS总面积减少，提高了良率，降低了成本；其次CIS是一种模拟电路，它不遵循摩尔定律，采用更小线宽工艺甚至会降低性能，电路移动背面以及采用TSV后，可以很轻松将两块不同工艺、不同类型芯片贴合在一起，典型的用法就是索尼RX100IV上的新1英寸CIS。

（三星的ISOCELL传感器，采用了stacked structure结构）

与A7RII相似，RX100IV上的CIS并没有出现索尼官网，也没有其他厂商使用，又是一款特供索尼相机部门采用。

该传感器采用了stacked structure，相对IMX183增加了一倍ADC，将DRAM、ISP贴合在CIS的底部，用于缓存、读取、处理图像信息，实现了相机上前所未有的慢动作视频能力（1824 x 1026@250fps，1676?66@500fps，1136?84@1000fps）。

与Exmor R快速在智能手机普及一样，Exmor RS迅速在智能手机上普及开来，让智能手机实现了4K视频、1080P慢动作视频、PDAF一系列特性，iPhone 6s、Galaxy S7等手机甚至将多帧合成输出作为拍摄照片默认设置，手机与相机差距又进一步缩小。

幸运的是，到了stacked structure时代，索尼比主要竞争对手三星、Omnivision有着不少优势，比如说滤镜到光电二极管的厚度更薄、画质表现更好，在庞大的产能下有效分摊了研发成本，依然保持销售额、占有率上的优势。

在NAB 2016上索尼发布了新款广播级摄像机HDC-4800，该机器采用了一块结合全局快门和stacked structure结构的Super35 CIS，模拟部分采用90nm制造工艺，数字部分采用了65nm制造工艺，应用了SLVE-EC总线（索尼在ISSCC 2011上发表），能以480fps速度输出4K图像。

索尼敢于再次在大尺寸CIS采用全局快门其信心很可能源自于stacked structure结构。