退烧|手机CMOS应用“退烧”

【 退烧|手机CMOS应用“退烧”】按照以往的惯例,伴随着高通和联发科新款移动旗舰SoC的发布,每年的一月到三月将迎来一波新机发布潮,主流安卓手机厂商的年度新旗舰会在该时段内接连亮相。新机型的到来也意味着手机影像实力的提升,相较于此前超高像素传感器的高调登场,今年的手机CMOS市场出现了一些新变化。
今年12月中下旬,摩托罗拉和小米发布了搭载骁龙8的新机型,在CMOS上摩托罗拉 edge X30和小米12/12X均使用高像素中底传感器。其中值得关注的是,小米12/12X弃用上一代的一亿像素传感器,转而使用许多手机厂商都在使用的IMX766。
不只是摩托罗拉和小米,包括今年的许多机型在内,都选择使用高像素中底CMOS。厂商们的选择说明了市场方向的改变,脱离片面的数字不再盲目追求超高像素,使用更成熟的硬件方案。
超高像素并不直接等同于高画质需要提前说明的是,CMOS图像传感器是手机摄像头模组中的一部分,负责将穿过镜头的光信号转化为芯片能理解的数字信号。此外,手机摄像头模组还包括镜头和镜头模组,前者负责传递光线,后者是将镜头、CMOS、OIS光学防抖等模块封装在一起。而所谓的“高像素中底CMOS”,指的是规格为5000像素、1/1.5英寸左右的传感器,区别于一亿像素、1/1.3英寸左右的超高像素大底传感器。
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要判断一颗CMOS素质的高低,可以看总像素、单位像素大小、传感器感光面积和对焦技术等。智能手机机身可利用面积有限,对主流手机而言直接塞下一颗超大尺寸CMOS并不现实,近年来厂商为了提升手机画质开始尝试走超高像素路线,通过缩小单位像素的方式提升传感器总像素数量。如三星的HM1拥有1.08亿像素,但单位像素尺寸只有0.8μm,远小于1200万像素索尼IMX555的1.8μm。
超高像素传感器的优势在于,一方面可以用多像素合成的方式提升单位像素尺寸,三星HM1像素九合一后可输出1200万像素/2.4μm的照片;另一方面,一亿像素传感器利于产品宣传,容易靠超高像素的产品特性吸引消费者选购,特别是在下沉市场中,部分用户还认为高像素就一定等同于高画质。
理想很丰满现实很骨感,经过几年的发展6400万像素和一亿像素传感器并未成为市场的主流。不只是小米12系列回归5000万像素传感器,就连三星在自己的Galaxy S系列中也没有普及一亿像素,S20和S21两代产品仅Ultra机型搭载一亿像素CMOS,其他几款均使用“保守”的1200万像素传感器。超高像素难以流行开来,主要包括以下几大原因。
首先,超高像素传感器并未给手机成像画质带来质的飞跃,反而增加ISP的运算压力造成拍照卡顿和发热异常等问题,影响用户使用体验。不管是直接输出一亿像素照片还是像素多合一输出1200万像素照片,超高的像素短时间内极大增加ISP运算量,难以做到无感式拍照体验(即拍即得)。比如搭载一亿像素传感器小米 CC9 Pro就被部分用户吐槽拍照时取景器卡顿,快速点按快门会有一段等待的过程。
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其次,像素越高、单位像素尺寸越小的CMOS越需要精密的制程工艺,即制造超高像素CMOS的成本更高。CMOS与手机SoC不同,不需要追逐最顶尖的制程工艺,但CMOS单位像素尺寸的缩小使得传统40纳米+产线无法做到精确切割,只能使用40-28纳米制程工艺。
在安卓手机步入4800/5000万像素时代后,三星在CMOS市场追上索尼的重要原因是自己拥有先进制程产线,而索尼自家的老工艺产线达不到制造超高像素CMOS的要求,现在只能找台积电合作。

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