在 2014 年 Sony 是全球感光元件銷售大贏家，市佔 40%，而他們早前推出的 A7RII，更是首部備有全片幅背照式 CMOS 的相機，雖然早前他們聲稱將會停產 CCD，但是其感光元件技術，在近年可說相當領先。但到底有何厲害？他們是怎樣發展出今日的技術？來自 FRAMOS Technologies Inc. 的技術專家 Darren Bessette，以一系列圖文講解 Sony 六代感光元件的變化，如果有興趣了解影像科技，頗為值得留意。

以下則把這六代的變化，作簡單總結淺述︰

第一代

從下圖看到，傳統 CMOS (左) 收集到訊號之後，會通過 CDS (correlated double sampling) 減噪，再於電荷通路中傳輸出去，最後透過 ADC (數碼類比轉換器) 轉成數碼資料，在這個傳輸的過程中，會製造大量雜訊。而第一代 Exmor 最主要就是改變此結構，讓影像資料在傳輸前已進行 ADC，並且轉換前後都有 CDS 減噪，改善雜訊問題。

第二及第三代

簡單來說，這兩代目的都是縮減感光元件結構的厚度，方法包括將本來的鋁製佈線換成較幼的銅線，然後再減少銅製佈線本身的厚度，大幅減少如下圖。過去光線在通過金屬佈線等結構時，一些角度較偏，又或波長較短 (如藍綠) 的光線，都會因反射等原因而消失，而減少厚度則可以大幅改善感光度。

下圖︰由第一代到第二代到第三代，厚度大幅減少了。

第四代

這一代則是讓 Pixel Well 變深，以加強近紅外線 (NIR) 等長波長的感光度，亦提供更高動態範圍，及保存更多電子訊息等。下圖的 PD 即是光電二極體 (photodiode)，功能是把光線轉換成訊號，明顯增長了，更多感光的位置。

第五代 (Exmor R)

終於變成了近年經常聽到的「背照式」(BSI)，簡單來說，就是把感光的 PD 直接放到微透鏡、彩色濾光片之後，之後才到非感光的金屬佈線，相較以往的「前照式」(FSI)，能大幅加強感光的能力與反應。大家可以看到下圖的仔細分辨。

第六代 (Exmor RS)

第五代的 pixel well 深度基於第三代來設計，所以來到第六代，則進行加深，以改善 NIR 等吸收。另外一個重點就是變成「堆疊式」感光元件， 把 BSI 像素疊在訊息處理電路上，增加像素填滿的程度，加強整體的感光度及影像質素，更高的像素，卻有更緊密細小的設計，連帶鏡頭、機身等都可以進化。在這個手機攝影流行的年代，明顯是更為適合。

大家可以看到下圖，由 Exmor R 變成 Exmor RS︰

話說回來，Sony 亦在近日發佈了新一代的「全域快門 CMOS」IMX250/252，像素尺寸只有 3.45 µm，據稱為業內最細，敏感度更高，而且會產生更少雜訊，甚至紅外線的感光度亦有提高，主要用作拍攝高速移動物件。

科技就是這樣一步步走來，CMOS 的發展似乎也相當順利，從這個角度看，淘汰 CCD 實在頗為合理啊。

想了解詳細說明，可以按以下連結瀏覽。

Source: WHAT IS SONY’S EXMOR TECHNOLOGY ANYWAY?