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[新聞] 佳能的工藝之殤 自產CMOS拖後腿？

看板DSLR (單眼相機)作者時間12年前 (2012/12/26 11:31), 編輯推噓28(28推 0噓 34→)
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佳能的工藝之殤 自產CMOS拖後腿？ 2012年12月14日 11:25:54 　來源： 愛活網 http://big5.xinhuanet.com/gate/big5 /news.xinhuanet.com/foto/2012-12/14/c_124096317.htm 縮址 http://tinyurl.com/bp5c2cx Fab（半導體工廠）是消費電子行業的基石，關于Fab的重要性，硅谷牛仔桑德斯曾經有過 這樣一句名言：“有Fab，才是真男人”（所以，此人一手創辦的AMD現在已經變成了按摩 店）。 　　半導體工廠（Fab）的投資是以10億美元為單位計算的，它是巨頭們實力的象徵 　　不過，Fab只是獲得競爭優勢的一個充分條件，而不是必要條件，有了Fab日子也不一 定好過。影像半導體巨頭佳能最近就飽受這方面的困擾。最近chipworks發布公開了一些 傳感器信息，我們發現佳能這個靠自產CMOS穩扎穩打的影像巨頭，半導體工藝居然長時間 停滯在500nm線寬上，沒有Fab的尼康和徠卡卻早已飛躍到180nm和110nm： 　　工藝的滯後使得佳能全副傳感器像素尺寸停留在6微米級別，而尼康則已經達到4.75 微米。這些數字背後意味著什麼？它對佳能的相機業務有多大影響？今天的新技術研習社 ，我們就來八一八佳能相機和佳能傳感器半導體工廠的那些事兒。 　　半導體工藝對數碼相機有什麼影響？ 　　和我們熟悉的CPU/顯卡不同，數碼相機使用的CMOS/CCD傳感器很難受益于工藝制程的 進步。在處理器、顯卡上，我們經常看到諸如“性能提升一倍、功耗下降一倍”等激烈的 描述，但摩爾定律到了數碼相機領域卻行不通。 　　數碼相機傳感器上單個像素的尺寸暫時還比500nm大不少，而高感光性能可以通過更 高精度的高性能模數轉換器（AD）改善。半導體工藝改進後的電路跟傳感器上面的像素根 本就不是一一對應的，性能、功耗自然不會有太多變化。這也是佳能古老的半導體工藝保 留到現在仍有較強生命力的原因。 　　所以，很多人會自然而然得出結論——佳能工藝老又如何？相機傳感器不是CPU，線 寬對最終效果影響不大！但這個結論真的正確嗎？讓我們用數據來說話。 　　國外專業影像評測博客DXOmark整合了大部分傳感器和鏡頭的基本信息以及測試數據 ，可以很直觀的在線比較各種傳感器的性能，我們選取DXOmark的數據進行對比。 　　值得注意的是，DXOmark用作基準參考的並非照片100%放大下的細節，而是統一將照 片縮小到800萬像素進行pk。對于低像素相機，這或許是不公平的；但對大部分用戶而言 ，這是相當實際的對比。因為即便是2560×1600的顯示器，也不能完全顯示100%放大800 萬像素的圖片。 　　從上圖佳能5D單反相機家族對比中可以發現，5D係列總體來說在一步一個腳印的進步 ——起碼高感光性能提升明顯。這說明工藝不變就同時增加像素和改善高感光性能是完全 可行的——至少，在一定范圍內可行。 　　然而，仔細觀察DXOmark的數據對比會發現，從5D2到5D3，色深指標的進步明顯小于 從5D到5D2時的進步。在動態范圍方面，甚至發生了5D3不如5D2的倒退。是不是500nm工藝 在這方面江郎才盡了呢？這時候需要橫向對比競爭對手，尼康前代旗艦D3X採用了索尼250 納米工藝，最新的入門全副機D600是180納米，在半導體工藝角度分別比佳能的500納米領 先了兩代和三代。他們的評分如下： 　　從數據中可以看出，像素接近的前提下，佳能最新的5D3面對老對手的四年前的旗艦 只有高感光佔據一定優勢，動態范圍與色深全敗，而同一年登場的入門全副機D600則在三 大指標中全面壓倒了5D3和D3X，工藝的影響比預計中要大。 關鍵中的關鍵——微透鏡 　　傳統膠片依靠單純的化學反應實現感光，感光部分的整體剖面是一個平面，入射的光 線除了表面的反射損耗以外，大部分光都能被利用到。而CCD/CMOS傳感器原理和結構復雜 得多，像素的概念實際是最小感光單元意思，數碼相機的傳感器上，每一個感光單元構造 就像一口深井： 　　從側面剖開傳感器，就是這個樣子 　　像素結構剖面，這就是一口井，入射光經微透鏡匯聚，穿過單色濾鏡，才能到達像素 點，在D4的傳感器中，這一路徑長度為9.6微米（D4像素這口深井，深度為9.6微米）， D800則只有7微米。 　　可以看到，整塊傳感器中很多部分其實並不參與感光，加上同樣存在的表面反射和內 部電路阻擋，入射光的效率會降低到40%。提高入射光的效率是各大廠商奮鬥的目標，光 的利用率提升了，色純、動態范圍，高感光性能都可以獲得提升。 　　紅框框裏面才是每個“像素”真正的大小 　　現在以chipworks提供的尼康D4傳感器圖片作為案例，標明Pixel的紅方塊就是CMOS中 真正可以感光的區域，四周的T1、包括VSS，都是輔助用的晶體管或者接口的位置，對比 藍框和紅框會發現，一個像素所在的區域中，很大一部分面積無法用來感光，這是巨大的 浪費。傳感器廠商很早就意識到這一問題，紛紛使用微透鏡將射到圖內紅藍框之間區域的 光匯聚到像素這口深井中。 　　電子顯微鏡下D600 CMOS的微透鏡 　　每一次微透鏡改進，對傳感器性能都能有不小的提升，佳能從500D到550D的升級文檔 曾經就描述過這一提升： 　　過去500D的傳感器中微透鏡之間是有間隙的，同時光路比較長使得光路只能覆蓋像素 點的中央區域（開口太小），效率極低；在550D中微透鏡間不再有間隙，光路也更短，覆 蓋了整個像素區域，入射光效率得到了大幅提升，直接剿滅了因為500D鬧得沸沸揚揚的“ 像素提升會帶來畫質下降”的說法。 　　DXOmark的數據忠實的記錄了這一改進，500D因為像素大幅提升導致的發色數下降， 在550D/600D上得到了修正，高感光性能也著實提高了一檔，只是，動態范圍仍未改善。 　　同一時期，尼康相機傳感器由CCD轉向了CMOS，低端傳感器的工藝也從350納米時代推 進到了180納米。我們在對比尼康相機數據是驚奇的發現，半導體工藝的升級給尼康傳感 器的三大指標帶來了穩步提升，並且遠遠超過了佳能傳感器的表現，難道微透鏡不僅僅是 覆蓋率和開口大小的問題？ 線寬決定成敗 　　徠卡今年發布了新一代Leica M旁軸數碼相機，在它的技術文檔中，我們也許已經觸 摸到本文的答案。 根據徠卡的技術文檔，我們發現傳統設計的微透鏡匯聚能力有限，斜射的光容易直接射到 非感光區域（上圖）。更嚴重的是，經過不正確的折射，光線還可能會射到管壁的電路上 造成反射，污染臨近像素，影響了色純，而色純直接影響了三大指標中色深和動態范圍。 需要指出的是，目前為止除了連刷存在感都懶得做的4/3係統，單反相機中不存在垂直入 射，尤其到了全副單反相機，反射光污染問題相當糟糕。 在Leica M身上，徠卡不惜成本的改進了微透鏡結構（上圖），增大了透鏡半徑，相當于 改淺了井深，無論斜射、直射都能到達該到達的區域，保證了Leica M的高畫質。 徠卡M的全畫幅傳感器，意法半導體110納米工藝的技術結晶 　　這一極端案例中，不可忽視的是半導體工藝的影響因素——Leica M的傳感器採用了 意法半導體的110納米工藝制作，對幾微米直徑微透鏡而言，使用500納米的刀還是110納 米的刀去雕琢，差距就顯現了——線寬越小、越精細的半導體工藝，越容易在低成本下做 出令人滿意的微透鏡，而微透鏡的好壞會直接影響傳感器最終性能表現，這就是尼康傳感 器暫時全面領先佳能的主因。 即使到了不惜工本的高端傳感器層面，佳能仍然只能在高感光性能上咬住尼康（高感光性 能主要依靠後處理算法實現，說白了就是拼相機處理器的性能）。幸好1DX的定位權重最 高的是高感光，佳能在1DX裏面塞進了兩顆DIGIC5+處理器和一顆DIGIC4，總算跟單處理器 的D4在高感光領域打成平手。而面對D800這種高像素高寬容度高畫質的怪物，佳能幹脆兩 手一攤——老子不跟你玩就是了。 佳能的工藝困境 　　佳能的半導體工藝是否已到了極限？650D的發布給出了答案：600D升級到650D，單個 像素大小沒有變化，仍然是4.2微米（1800萬像素的佳能APS傳感器像素直徑為4.2微米） ，佳能只是引入了類似于Nikon 1係列微單相機那樣的傳感器片上對焦模塊，但沒想到的 是，這一小小的改進帶來了災難性的後果，650D傳感器各項指標均有下降： 難得一見的倒退出現了，當初被人詬病的500D倒退好歹在高感光上還能維持，這回是全面 崩盤，更復雜的電路，更多的晶體管已經壓垮了佳能的工藝，4.2微米的像素大小幾乎成 了佳能的極限。另一方面，對手們去年已經鋪開了3.8微米像素的傳感器，所以，半導體 工藝已經像鬼一樣纏上了佳能。 那麼，佳能為啥不奮起直追，引入新的半導體工藝呢？對于巴黎統籌委員會內部的國家而 言，最新的半導體工藝和技術都是能擺在臺面上交易的商業問題。佳能只要肯花錢，肯定 可以買到最新最好的技術，來讓自己老舊的Fab煥發活力。但——問題就出在錢上。 　　成也蕭何敗也蕭何 　　前面我們已經提到，對于任何廠商而言，Fab都是一筆非常、非常、非常大的投資。 英特爾計劃于2013年在美國俄勒岡州建立名為Fab D1X的新晶圓廠，投資大約是60-80億美 元。而依照摩爾定律，半導體技術每天都在以恐怖的速度向前發展，一個嶄新Fab生命周 期大概也就是3-5年，即使相機傳感器領域的更新換代沒有這麼快，5-7年也肯定要淘汰。 英特爾在處理器市場幾乎只手遮天，它的Fab每年都有著持續、穩定的需求，可以保持滿 負荷運轉，所以英特爾可以放心大膽的擴建Fab。問題是：佳能能做到這一點嗎？佳能半 導體工廠的客戶只有一個——就是它自己。再看看如日中天的索尼半導體（佳能自家很多 低端相機的CMOS就來自索尼），看看虎視眈眈的Aptina、PANA，答案恐怕沒這麼簡單。 曾經的佳能靠自產自銷傳感器硬是挺過了競爭者的圍剿，1DS、300D、5D這些劃時代意義 的產品都直接歸功于這個功勳工廠，而今，它卻成了佳能的累贅。目前，老對頭尼康的相 機傳感器已經全線邁入180nm陣線，索尼甚至已經開始投產新一代90納米CMOS工藝，用于 最新的手機和便攜式相機傳感器制造。 　　有消息說佳能已經投產了180納米的新工藝，現在正在進行測試，希望這是真的。佳 能應該趕快將新工藝制造的傳感器投入到單反領域，沒有佳能的相機世界是無趣的。 　　老兵永遠不死，只會慢慢凋零，現在時間緊迫，佳能必須加快步伐，否則凋零的就是 佳能自己。 -- 佳能有這麼慘? 乾脆找台積電、聯電代工? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 118.167.153.224
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12/26 11:41, , 1F
有差嗎 有無敵膚色就夠了
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12/26 11:44, , 2F
有品牌LOGO掛上去就夠了
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12/26 11:54, , 3F
這個一般使用者應該不太容易分辨的出來吧
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推
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當C家的技術提升上去的話就會比較容易分辨出來了
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有差嗎 技術落後還不是躺著賣 銷售量已經證明了一切
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12/26 11:56, , 6F
不知道SONY有沒有機會一統CMOS的市場
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推
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推二樓....看eos-m的銷量就知道了
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推
12/26 12:06, , 8F
看台灣婚攝一大群都用1DX...這文章只能看一半...
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推
12/26 12:09, , 9F
看婚攝也不準吧,有鏡頭包服不是說想跳家就跳
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12/26 12:10, , 10F
最近反而用SONY的人變多,可能是FF錄影很好用?
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12/26 12:54, , 11F
有沒有新的銷售統計阿 很好奇無反目前銷售
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12/26 12:55, , 12F
不過這個板在酸SONY的趨勢好像不如之前了
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12/26 12:55, , 13F
婚攝從c轉n的人最近也不少哟（煙～）
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12/26 12:56, , 14F
反而是C的推文有點讓我不知是褒還是貶
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12/26 13:07, , 15F
Sony最近的RX1讓人眼睛一亮呀
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推
12/26 13:08, , 16F
都不重要 C粉還在講5D的通透感呢!
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推
12/26 13:24, , 17F
給Canon拿到外星科技還得了
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推
12/26 13:32, , 18F
現在看照片的科技停滯不前 感光元件的工藝水準提不提
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升對大部份消費者人來說 不是這麼重要
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推
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看照片的科技是指 螢幕之類?
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一般人用IPHONE就夠了~
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12/26 13:39, , 22F
我不知道為什麼，看再多圖表還是會買canon..Orz
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這是盲從嗎XD
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推
12/26 13:40, , 24F
拿iphone都看iphone自己拍的照片Orz 記得買完鏡頭順便
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12/26 13:41, , 25F
帶一台EIZO回家...
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推
12/26 13:47, , 26F
對啊 觀賞方法其實看不出動態範圍這類優勢
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推
12/26 14:22, , 27F
第一段充分條件、必要條件不是這樣用的吧...
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12/26 14:23, , 28F
充分條件代表有Fab就可以獲得競爭優勢欸
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5D >> 5D2 >> 6D的膚色，很明顯的變得不粉了...
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推
12/26 14:54, , 30F
但看得出差異就只剩下跳家一途了（遠望）
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12/26 15:02, , 31F
樓上苦主
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推
12/26 16:47, , 32F
動態範圍拍風景太重要了..這也許是N家拍景C家拍人的原因
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12/26 17:03, , 33F
當製程推到奈米階段時的確可以得到較小的單位元件
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12/26 17:04, , 34F
但不代表效能會上升 大部分會牽扯出一拖拉庫的問題
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推
12/26 19:32, , 35F
N家真的規格都很好! 只是買了一定要學修圖!!
12/26 19:32, 35F
推
12/26 21:06, , 36F
果然男人手上單眼的終極目標, 還是Leica
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推
12/26 21:10, , 37F
拍黑白衣服混搭時就知道動態範圍的重要性了
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12/26 21:11, , 38F
D800 ISO100時的動態範圍老實說還沒到達需求
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推
12/26 21:16, , 39F
現在哪個進階玩家不玩修圖?? JPG直出，別鬧了 Orz
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12/26 21:17, , 40F
我看蠻多人強調JPG機身直出啊....XD
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推
12/26 21:34, , 41F
蠻多人強調JPEG直出+1 一副很得意這樣...XD
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12/26 22:16, , 42F
許多人強調JPG直出，不少只是想凸顯自己很行。
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推
12/26 22:19, , 43F
M43這種隨身系統才有JPEG直出的本錢
12/26 22:19, 43F
推
12/26 22:22, , 44F
好像F家只能直出,因為目前沒有比較好的解RAW軟體?
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12/26 22:22, , 45F
大大安安 JPEG直出 好強喔科科
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推
12/26 22:40, , 46F
強者我朋友還質疑RAW檔的解析度比較差 ╮(╯_╰)╭
12/26 22:40, 46F
推
12/26 22:53, , 47F
專業相機廠C和專業半導體廠S，當然是選專業相機廠啊...
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半導體製程再怎麼專業，到了相機領域還是變成雜牌
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12/26 22:57, , 49F
一二樓中肯~~~~ 反正都是看品牌啦...
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推
12/26 23:28, , 50F
.18 .11 ....... 我以為都nm了＠＠
12/26 23:28, 50F
推
12/27 01:03, , 51F
有朋友覺得只有C是相機 其他都是玩具~(我不是我朋友)
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12/27 01:25, , 52F
黑麵的a99測試文就是jpg直出
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推
12/27 01:51, , 53F
說到 JPG直出不修圖的 讓我想到版上曾經有一號人物......
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戰sony最後一定會扯到 "你知道minolta嗎?"
12/27 11:34, 54F
推
12/27 12:09, , 55F
這一篇也是打臉打很大 http://ppt.cc/vIQ7
12/27 12:09, 55F
推
12/27 14:47, , 56F
不得不說我一聽到有人說他jpg直出，直覺聯想是他很廢 XD
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12/27 14:48, , 57F
懶得弄的就算了，買一堆器材還在那邊jpg直出....蓋摳連
12/27 14:48, 57F
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12/27 14:49, , 58F
最寶的大概是今天看到有人說夕陽剪影很自然不會假假的
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12/27 14:51, , 59F
就算到七點連色溫都沒了，人眼逆光看物體也不會是剪影
12/27 14:51, 59F
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12/27 16:52, , 60F
怎麼後來變成談修圖了@@
12/27 16:52, 60F
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08/18 17:10, , 61F
動態範圍拍風景太重要了 https://muxiv.com
08/18 17:10, 61F
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10/06 01:30, , 62F
推二樓....看eos https://daxiv.com
10/06 01:30, 62F
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