上個月有消息稱，iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max 找索尼定制了全新的圖像傳感器，型號按照慣例應(yīng)該是 IMX903，其尺寸也達到了 1/1.14 英寸，接近了一英寸。
隨著各家都開始用上接近一英寸的圖像傳感器，影像旗艦的戰(zhàn)場也更加白熱化。那么在 iPhone 的發(fā)展歷史中，圖像傳感器又是如何演變的？今天我們就來盤點一下 iPhone 上那些經(jīng)典的圖像傳感器。
【資料圖】
2007 年初代 iPhone 發(fā)布時，其使用的是美光科技旗下 Aptina 所制造的一顆兩百萬像素的前照式圖像傳感器，尺寸是 1/4 英寸，像素大小 2.2 微米。當(dāng)年的美光還是移動圖像傳感器市場排名前二的巨頭，同時期的諾基亞 N95 也是采用美光的五百萬像素傳感器。但初代 iPhone 上的這顆 MT9D112 仍然是比較落后的，因為它還不支持自動對焦功能。
2009 年的 iPhone 3GS 換用了 OmniVision（豪威）的三百萬像素傳感器，仍然是 1/4 英寸前照式，但像素尺寸縮小到了 1.75 微米，CMOS 制程也由 130nm 提升到了 110nm。換用 OmniVision 帶來的一個最顯著的變化就是增加了自動對焦功能，像素和制程的提升也帶來了更好的圖像畫質(zhì)。
2010 年的 iPhone 4 是 iPhone 首次使用背照式傳感器，來自 OmniVision 的五百萬像素傳感器，也是 iPhone 首次提升傳感器尺寸，增大到 1/3.2 英寸。在背照式結(jié)構(gòu)中，通過讓光從硅電路板的反面（背面）進行照射，這樣就不會受到配線及晶體管的影響，從而增大單位像素的進光量，還能夠抑制因光入射角度變化造成的感光度下降的問題。得益于全新的背照式傳感器，iPhone 4 的畫質(zhì)有了巨大的提升。
2011 年的 iPhone 4S 仍然是使用的背照式傳感器，但是這次選擇了索尼制造的 IMX145，一顆 800 萬像素、1/3.2 英寸、1.4 微米的圖像傳感器，CMOS 制程提升到了 90nm。2008 年 OmniVision 和索尼先后宣布研發(fā)背照式傳感器，索尼憑借其在 CCD 時代的技術(shù)積累，在 2007 年專注于 CMOS 后迅速崛起，贏得 iPhone 4S 的訂單對索尼和 iPhone 都是有著里程碑式意義的事件。同時從 iPhone 4S 開始，iPhone 的圖像傳感器上增加了紅外濾光片，用以過濾人眼不可見的紅外光線，避免其對圖像色彩造成影響。
2013 年的 iPhone 5s 則是 iPhone 首次使用堆棧式傳感器，是索尼特意為 iPhone 設(shè)計的 IMX145 的衍生款。像素單元和電路單元分別是作為獨立芯片構(gòu)建的，因此，可以采用以像素單元實現(xiàn)高畫質(zhì)化，以電路單元實現(xiàn)高功能化的制造工藝，同時實現(xiàn)高畫質(zhì)化、高功能化和小型化。在模擬層制程保持在 90nm 的情況下，單獨制造的數(shù)字電路層得以使用更先進的 65nm 工藝，預(yù)示著圖像傳感器也將走向高速化。
2014 年的 iPhone 6 系列在傳感器和 5s 基本保持一致的情況下，引入了片上相位對焦技術(shù)，大大提升了 iPhone 攝像頭的自動對焦速度，iPhone 6 和 6 Plus 上實現(xiàn)片上相位對焦的方式是選擇傳感器中的鄰近綠色通道的像素組成一組相位對焦像素，分別遮住左右半邊，使它們捕獲的成像光線形成相位差，通過分析相位差驅(qū)動鏡組來實現(xiàn)相位對焦，這種方式一般稱之為掩蔽式相位對焦（Masked PDAF）。同時，數(shù)字電路層的制程也繼續(xù)提升至 40nm。
2015 年的 iPhone 6s 系列首次將像素量提升至 1200 萬像素，也開始了 iPhone 圖像傳感器緩慢進步的時代。在傳感器尺寸基本不變的情況下，像素大小縮小到了 1.22 微米，是 iPhone 主攝傳感器最小的像素尺寸。為了避免像素進一步縮小帶來的串?dāng)_等問題，iPhone 6s 上也首次引入了深槽隔離技術(shù)（deep trench isolation，DTI），也就是我們所熟知的三星 ISOCELL 所使用的技術(shù)。
2017 年的 iPhone 8/X 上則引入了 Cu-Cu 連接用以取代之前幾代堆棧式傳感器上所使用的 TSV 鍵合方式。
在 iPhone 5s 上，索尼將復(fù)雜的邏輯電路和光電二極管 CMOS 片上系統(tǒng)單晶圓處理流程分割成更簡單的單獨的邏輯層和光電二極管晶圓，這些晶圓建立在單獨的處理節(jié)點上，然后用直接的晶圓鍵合堆疊，并通過硅通孔（TSV）互連。
但 TSV 會存在占地面積過大的問題，索尼在 2016 年開始采用 Cu-Cu（銅-銅）連接，是通過在各堆棧面上形成的 Cu 端子對堆棧式 CMOS 圖像傳感器的像素芯片與邏輯電路芯片進行直接連接的技術(shù)。這種連接方式無需設(shè)置貫穿像素芯片的連接部，也不需要連接的專用區(qū)域，因此，可進一步實現(xiàn)圖像傳感器的小型化，還能提高生產(chǎn)效率。
而從 2018 年的 iPhone XS 系列開始，iPhone 的像素數(shù)量雖然一直維持在 1200 萬像素，但其傳感器尺寸是在緩慢變大的，這也代表著其單像素尺寸的增大。例外在于去年的 iPhone 14 Pro 系列，通過采用 Quad Bayer 排列，將像素量提高到了 4800 萬像素，單像素尺寸是 1.22 微米。
從 iPhone 圖像傳感器的演變我們可以看出，早期 iPhone 圖像傳感器的進步速度還是比較快的，在進入全面屏?xí)r代后，它的進步幅度就大幅落后于安卓陣營。希望今年下半年的 iPhone 15 系列，在換用了更大尺寸的傳感器后，能夠在靜態(tài)影像上帶來更大的驚喜。
責(zé)任編輯：Rex_11
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