手机摄像头最好选择？ 点评索尼IMX214

| 责编：商皛

IMX214这个名字想必大家已经听说很多次了，虽然看起来很复杂但是他却是索尼半导体产品中非常好记的一款，IMX代表着他采用了CMOS工艺制成，而214只是一个单纯的序列号而已。IMX214之所以被那么多人记住无非是因为众多手机厂商在自己的发布时把他拿了出来，当然同时出现的还有“世界最佳”的名头等等。那么这个世界最佳是否符合事实呢？就让我们往下看吧。

其实提到索尼IMX214笔者一直觉得是个有意思的事情，很显然现在全球工业化的背景下，一个厂商如果没有几十家世界知名的供应商那是不可能的事情。不过能把供应商大肆拿来宣传的也只有手机市场了，尤其是国内某些手机厂商的新品发布会，连续出现50个其他人的Logo，我只能说你们的关系真的是够好的。

锤子发布会上的IMX214

在这样的背景下，索尼IMX214被拿到台面上也就成了显而易见的事情，当然与他同时出现的还有诸如“最强”、“最优秀”、“最好”等等褒奖之词，不过现实总是很可惜，我拼尽全力在索尼官方的日语以及英语2种语言的文档中搜索，无奈索尼对于这类形容词真的很吝啬，这我就没办法了。当然了，索尼的吝啬并不会影响IMX214的地位，而今天的文章讲述的依旧是IMX214这款产品的事情。

说到IMX214就要说说什么是积层式传感器，积层式传感器又叫做堆叠式传感器，他是在背照式传感器基础上的一种改进工艺，按照不同人的说法，这已经可以算是背照式传感器出现后的第2，或者第3代工艺了，而他最大的优势就是集成度更高（因为大量电路放置在了底层），表面感光能力更强（也是因为大量电路放置在了底层）。至于他具体是什么，笔者觉得其实那不重要，而且我也难以在很短的篇幅内说清楚这件事情，所以我们就来谈谈他的特性好了。

积层式传感器的官方结构说明

事实上现在的积层式传感器还分为2类，一类是采用了积层式的表面结构设计，具备更好的灵敏度（也就是感光能力），他仍然以IMX为开头，先后2款1300万像素产品IMX135以及IMX214都属于这个东西。而另一类积层式以ISX为开头，目前曝光的产品为ISX014，他最大的特点就是在底层加入了完整的处理器（ISP），也就是我们只需要加入简单的接口电路，就可以直接读取到完整的照片。前者是现在的商业化主流，至于后者目前还在观望当中。

积层式传感器开始使用了RGBW四色设计

最早的积层式传感器采用了RGBW的四色设计，这种设计对于传感器整体的信噪比提升是很有意义的，但是却会造成部分颜色信噪比过低，所以量产的积层式传感器全部采用了标准的RGB拜耳阵列设计。所有的积层式传感器全部是由背照式传感器结构改进而来的，所以所有积层式传感器都是背照式传感器。总的来说，积层式传感器是一种改进结构的传感器，感光部分所占比例更大，底层扩展能力强，是目前最为复杂，也是最为先进的传感器形式，但是注意，这并不代表着他有多好。

IMX214到底比IMX135强在哪

然后我们来说说IMX214相比上一代产品IMX135到底强在哪了，首先在技术层面上，IMX214并没有什么明显高于IMX135的地方，虽然IMX214采用了全新的色彩滤镜工艺以及后端电路，但是在感光材料部分，IMX135与IMX214使用的是几乎一样的工艺，再加上IMX135已经是当时最先进的工艺，这也就意味着IMX214的理论画质（信噪比、灵敏度等等参数）只可能微弱的领先IMX135。

IMX214提供了更好的HDR效果

那么IMX214真的是没有进步嘛？显然是不可能的，他最大的进步就在于后端电路（读出电路）的改进，上一代产品IMX135只能实现1080P分辨率，每秒钟30帧的输出能力，也就是刚好满足全高清的标准，而这一代产品IMX214却可以实现高达1300万像素（1080P每秒钟只有207万像素）每秒钟30帧的输出，更可以轻易满足4K标准的每秒钟30帧以及1080P标准的每秒钟60帧的采样能力。虽然4K仍然是个可望而不可即的东西，但是采样4K视频，输出1080P可以让视频清晰度拥有极大的提升。

IMX214提供了更高的采样能力

除了采样能力以外，IMX214仍然有着不少其他方面的提升，比如全新的滤镜结构（缩短了滤镜与感光电路部分的距离，日文低背化结构）让传感器对于侧面来光的敏感度提升了接近10%的数字，全新的读出算法让HDR模式下的分辨率有了极大的提升。总而言之IMX214极大提升了采样效率，而且也改善了不少细节上的东西，但是这些都改变不了这款产品只是一个小改进型号，仅此而已。

IMX214真的是最强吗

这里边我们就又回到了一个问题，IMX214真的是最强吗？毫无疑问，他采用了目前传感器当中的最尖端技术，目前量产的所有传感器在工艺水平上全部逊于这款产品。而且IMX214符合目前手机产业的绝大多数主流需求，对于4K视频、HDR这种“新鲜玩意”也有非常全面的支持，就这点上来讲很是不错。

传感器的面积非常决定画质

但是他仍然有一个硬伤，那就是传感器面积过小，无论这款传感器有多么的优秀，他的单位像素尺寸仍然仅有1.12μm，他的传感器整体面积仍然只有1/3寸那么大。如果他要与1/2.3寸的主流小型相机相抗衡，那么他每个像素的感光能力需要比大尺寸产品高60%，换算成年代工艺大约是6年。而现在新品相机谁会使用6年前的传感器呢？

手机受限于镜头厚度传感器很难做大

所以说IMX214不是最强的，因为他的面积只有1/3寸，这也就意味着他的画质只能在特定条件下接近1/2.3寸的产品，而永远不可能超得过。再加上手机行业本身在影像技术方面不够成熟，后期算法对于画质的影响颇为巨大，所以说IMX214的画质绝对算不上优秀。不过我们也得承认IMX214是目前采样能力最强，功能最为全面的传感器，只是画质仍然有些缺失而已。

到底有谁在画质上比IMX214强

既然说了IMX214不够好，那我就得说说谁比较好了，虽然大家都以拍照作为自己的宣传点，但是真正在拍照上有优势的手机并不算多，在结论这一页我们来说一说到底有什么手机真的在拍照方面有硬优势。而所谓硬优势，就是传感器面积要比一般手机大一些。他们分别是苹果iPhone5s、诺基亚808、诺基亚1020、诺基亚1520、索尼Z1、索尼Z2、金立E7、三星S4 Zoom、三星K Zoom、IUNI U2。

诺基亚808绝对是拍照神器

这些产品当中最差也使用了来自OmniVision的1600万像素1/2.3寸背照式CMOS传感器（iPhone5s的特规产品除外），而最好的808传感器尺寸高达5/6寸，如此的尺寸优势自然会让很多小相机感觉到汗颜，对于那些1/3寸的传感器来说更不是问题了。所以说如果亲们真的想要一台拍照足够好的手机，还是在以上这份名单当中选一个吧。当然我们不能否则IMX214本身是个很优秀的产品，但是今天笔者必须说，采用这款传感器的产品往往不会太大，但是永远到不了优秀的水平。

三星GALAXY K Zoom则提供了很大的便利

最后笔者要说的是，手机摄影最大的价值在于它的便利性，按照目前技术发展的进步速度来看，手机的画质想要追上目前的入门级单反，大概需要30年左右的时间，但是被抛弃的永远只可能是单反，对于照片来说，分享才是重中之重，手机摄影之所以能够大行其道正是因为他的快速便捷的分享，而不是他真的有多出色，IMX214的确是个代表画质的好符号，至于世界最佳什么的，就让我们一起忘了他吧。

附：堆栈式传感器 别逗比了

其实这里的内容已经和传感器本身没关系了，需要说的是，“堆栈”式传感器，长久以来我们一直对这个产品这么称呼，就如同他的日文名字：積層型CMOS，英文名字：Stacked CMOS一样。但是他真的应该叫做“堆栈”式传感器嘛？说到这个问题我们自然就要从什么是“堆栈”说起。

基层是传感器日文资料

堆栈其实是2个东西，他是计算机语言里边的2种数据结构，堆、栈，此外这2个词用在一起的时候还有一个特殊的意思，那就是一种“单向进出，先进先出”。生活中的堆栈颇为常见，最典型的就是我们每天都要乘坐的电梯，当然了中国的电梯往往比较宽，足以2个人同时进出，所以也就无法形成堆栈了。

基层是传感器英文资料

很明显堆栈只能是一种东西，或者是一种行为，他根本无法作为形容词去描绘任何东西，不过堆栈的英文很恰好就是stack，stack与stacked的关系大家都知道，再加上堆栈这个词拥有无比高大上的计算机含义，所以在某一次意外的发布会当中，这个词就流传开了。事实上在索尼之后发布的仅有一些官方文档当中，他们只把这类型传感器称之为“堆叠”式传感器，“堆栈式传感器”这个名字从未出过过。

基层是传感器最早的中文消息

其实这件事情笔者也很羞愧，毕竟我也有差不多1年的时间这么称呼过他，能让我发现这个问题也是非常非常的巧合。在这里我非常抱歉将错误的信息传达给那么多人，作为一个媒体人如此的失职实在是有愧我们的职业，我也希望大家从此不再使用这个错误的称呼去叫他。

索尼IMX214是一个最近被频繁提起的名字，在我们今天的文章当中，我们就来说一说这个产品到底有什么神奇。

商皛

传感器发展简史

编者按：

自传感器诞生以来，不断在各式各样的产品和技术上进行内嵌与应用，已经成为了终端设备当中不可缺少的组成部分。随着时间的推移，互联网时代的发展，尽管传感器开始与物联网结合，形成智能化协同部分。但大众突然发现，传感器市场仍处于小规模，无大品牌，很大程度上依赖进口等等窘境。在刚刚结束的 2019 重庆智博会中国智能博览会传感器与物联网高峰论坛上，多位专家群起献策，商讨传感器产业的变局。本文将从技术和产业两个角度，来回顾一下传感器发展的历程和现状，并通过与专家的采访和商讨，分析这个领域未来的行业趋势，希望能帮助更多人了解传感领域，并且对工业传感器有更多的认知。

科技，让人类的能力圈不断扩大。如果说，机械延伸了人类的体力，计算机延伸了人类的智力，那么，无处不在的传感器，大大延伸了人类的感知力。

传感器，不是 KOC 那种的新造词，而是一个非常传统的常用词汇，大家在新华词典中就可以轻松找到。英文称 Sensor 或是 Transducer。“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传感器－Sensor”。

简单来说，传感器就是一种检测装置，通常由敏感元件和转换元件组成，可以测量信息，也可以让用户感知到信息。通过变换方式，让传感器中的数据或价值信息转换成电信号或其他所需形式的输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

图｜传感器（来源：Gierad 官方）

其实，传感器一直存在于你的生活中，小到遥控器、台灯、手机按钮，大到电视、锅炉检测、电网传输、医疗器械诊断等，覆盖大大小小不同的场景，也可以这样说，传感技术和传感器是产品当中必不可少的一部分。

从技术和应用类型来看，传感器分为温度、压力、超声波、流量、电阻、图像传感器等；从学科来看，包含声光电等，传感器还分为化学、物理、生物传感器等；从产业布局上来看，分为消费级、汽车电子、工业级、医疗传感器四种。自 1883 年全球第一台恒温器上市以来，传感器就以各种形式存在了相当长的一段时间。并且随着时间的发展，IoT 和 AI 技术不断进步情况下，智能传感器被推向了市场，在物联网技术项目中得到广泛的应用。

作为科技产业风向标榜单，在去年和今年的《麻省理工科技评论》 TR10（全球十大突破性技术）中，相关的传感技术被多次提及，“传感城市” 就是其中最为代表性的突破性技术之一。DeepTech 曾提到，将大量的智能传感器融入整个城市场景当中，就如同给其装上全新的数字肢体和感官，万物实现互联、可感、可控，城市的运行将由一个无比强大的 AI 接管。从目前的情况来看，传感技术仍在广泛用于相关产品落地和城市规划用途。

图｜“传感城市”新技术（来源：DeepTech）

当然，传感器仍有其他的严峻挑战，由于投资较高，相比欧美的传感器和传感技术应用，中国的部分传感器和传感技术仍处于相对落后状态。

工业和信息化部原副部长、中国传感器与物联网产业联盟名誉理事长杨学山曾在演讲中表示，虽然传感技术在不断进步，但由于中国传感器产业起步较晚，缺乏相关优秀人才，导致中国的传感器与传感技术仍依赖进口，中国自主科技创新以及高端领域的传感器产品都处于空白状态。

本文将从技术和产业两个角度，来回顾一下传感器发展的历程和现状，并分析一些未来趋势。

传感器和传感技术历程

1883 年，全球首台恒温器正式上市，一个名为 Warren S. Johnson 的发明者创造了它。这款恒温器能够将温度保持在一定程度的精确度，就是利用了传感器和传感技术，在当时看来，是非常厉害的一项技术。

图｜全球首台恒温器（来源：what-is-a-sensor 网站）

到了 20 世纪 40 年代末，第一款红外传感器问世。随后，许许多多的传感器不断被催生出来，直到现在，全球大概有 35000 种以上的传感器，数量和用途上非常繁杂，可以说，现在是传感器和传感技术最为火热的一个时期。

1987 年，ADI（亚德诺半导体）开始投入全新的传感器研发，这种传感器与其他不太一样，名叫 MEMS 传感器，是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。而 ADI 是业界最早做 MEMS 研发的公司。

1991 年，ADI 发布了业界第一颗 High-g MEMS 器件，主要用于汽车安全气囊碰撞监测。而后众多 MEMS 传感器被广泛研发，用在手机、电灯、水温检测等精密仪器上，截止到 2010 年，全世界有大约 600 余家单位从事 MEMS 的研制和生产工作。

随着云计算、5G、大数据、AI 技术以及物联网技术的爆发，智能传感器和智能传感技术逐渐被提及起来，大量的可穿戴式设备中含有多种生物以及环境智能感应器，用以采集人体及环境参数，实现对穿戴者运动健康的管理，其传感器更高的精度使得设备更加可靠。

传感器的现状与未来趋势

目前，消费级的感应器产品已大量流入市场，消费者现在都可以看得到，摸得着。甚至可以这么说，C 端的传感器已经家喻户晓，所有人、所有地方都可以感受到传感器的存在。在即将发布的 Google Pixel 4 手机中，会搭载全新的雷达检测，手势操控，这些都需要消费级传感器，配合专业的传感技术才可以达到，还有 iPhone X 上的 Face ID 功能，也是通过多个传感器感应并将信息传输到芯片或系统中而实现的。

8 月 24 日，在重庆举办的 2019 年中国智能博览会传感器与物联网高峰论坛上，中国信息通信研究院副总工程师史德年在主旨演讲中提到，全球 MEMS 传感器市场结构当中，消费电子占据了 45% 以上的份额，而未来，传感器也会通过手机设备，在 3D 地图、虚拟现实等新型场景中用于更重要的位置。

在汽车电子领域，全球平均每辆汽车包含 10 只传感器，高档汽车中，大约采用 25 至 40 只 MEMS 传感器。中国传感器与物联网产业联盟副秘书长谷荣祥在接受 DeepTech 采访时表示，汽车的传感器在工业应用里面算是比较大的，这一块中国和国外相比，确实差距比较大。比如说规模、汽车历史发展、价格、品牌等，但是中国的创新动力很强，在技术上差距并不大，未来随着汽车智能化的进一步发展，传感器的应用将会更加广泛。

除了消费级别的传感器，最值得关注的就是工业智能传感器产业发展状况。与消费电子相比，工业传感器在稳定性、精度、运行安全等多方面要求都要更高。

图｜MEMS 传感器（来源：Electronicproducts）

根据前瞻经济学人的统计数字表明，截止 2017 年，我国 MEMS 传感器制造行业企业大约有 135 家。从产业能力来看，大多属于初创类中小型企业，供给能力不强，除此以外，企业存在着管理问题、资金不足、科研能力弱和吸引高科技人才的能力较弱、技术能力不强等问题。

目前，在全球感应器制造供应链中，包括研发、设计、制造、封装、测试、软件、系统应用等流程，但是由于多种原因，在工业传感器中，高度依赖进口，从研发到设计仍需要大量的投入与人才供给，而很多传感器制造企业都是从制造开始，做着类似代工的工作。

不管从资本来说，还是整个产业人才来看，这个领域依然是小的，传感器的技术壁高，开发周期长，社会资本把传感器芯片项目评为高风险，导致核心技术缺乏长期投入，产业发展慢，最终导致依赖进口来源制造或加工传感器产品，再流入中国市场。

但随着中美关系加剧，以及贯彻落实《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，传感器产业逐渐开始被重视起来。

2013 年，工业和信息化部、科技部等四部委制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》，提到目前是中国传感器及智能化仪器仪表产业快速发展的关键时期，对于未来企业发展，国家将鼓励、支持并培育产值超 10 亿元的行业龙头企业和产值 5000 万元以上的“小（中）而精、精而专、专而强”的创新型企业。

中电科技集团重庆声光电有限公司传感器中心副主任杨靖在专访中也提到，目前中国的传感器产业仍跟随政策影响，他认为国家应该去定向地去扶持一些高端的新材料、新工艺、新技术等这类传感器，包括国内传感器产业的空白区域，仍是有很大的市场。

传感器产业是有希望的

从技术进展和产业发展来看，传感器领域虽然处在高度依赖进口，高科技人才短缺等问题中，但是中国已经在不断鼓励传感器企业做大做强，希望从消费品到工业领域，有更多创新的可能。

随着互联网行业的发展，在首届重庆智博会上，阿里巴巴集团董事会主席马云曾提到，未来 90% 的制造业将在互联网上进行，如今中国的互联网产业已经遥遥领先其他国家，在物联网+5G+AI 全面加持下，传感器制造业仍有很大的市场。

图｜传感器（来源：Gierad 官方）

众所周知，技术和产业之间是需要形成比较好的正向迭代效应，落地场景越多，产品的制造就会越来越多，产业就会变得越来越大，传感器产业发展亦是如此。

随着物联网技术的不断发展，传感器产业未来如何发展，政府如何吸引传感器产业园区的落地等议题，仍是需要不断探讨的。中国四联仪器仪表集团有限公司吴朋在接受采访时提到，希望国家有一些比较好的规划跟一些支持的政策，把整个产业链拉动起来，针对未来发展，大家加把劲，发挥主要优势，助力物联网，传感器产业就会变好了。

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