堆栈式传感器 5分钟搞懂背照堆栈式传感器到底好在哪

5分钟搞懂背照堆栈式传感器到底好在哪

各大相机厂商最新推出的相机一大卖点都是背照堆栈式传感器

说这类传感器如何如何好

那么什么是背照堆栈式传感器

他比以前的传感器好在哪里呢？

今天老骚就跟大家说道说道~~

一般来说呀，传感器的结构一共分为五层：透镜层，滤色片层，电路排线层，感光层和基板层。

具体的前照式结构和背照式结构的不同如下图所示

前照式和背照式的主要区别在于电路层的位置，前照式在感光层之上，背照式在感光层之下

这样一个小小的顺序变化带来的结果如下图

前照式传感器光线需要穿过电路层才能到达感光层，所以因为电路层的遮挡，实际到达感光层的光线只有70%甚至更少

而且电路层因为是金属，所以还会有各种反光和杂光对感光层进行干扰。

相反，背照式传感器因为电路层在感光层下方，所以光线直接可以照到感光层上，没有电路层的遮挡和干扰，极大的提高了传感器的效率

最为明显的改变就是低照度下的成像质量会提高很多。

这么简单的改进，为什么不早点做呢？

实际上，这样小的改动，就要求受光层的基板要非常薄，大概是传统传感器基板的百分之一，对生产制造工艺要求非常高，所以近几年才开始出现背照式传感器。

那什么是非堆栈和堆栈式传感器呢？

非堆栈式传感器的示意图

传统的传感器制造是把像素区和电路去蚀刻在一块晶圆上，但在蚀刻时，会有一个问题，对于像素区域的制造工艺，是可以使用65nm的制程的

但对于处理电路的区域，65nm的制程是不够的，如果能用45nm的制程制造，那么在处理电路上的晶体管数量就能翻倍，这样，图像从像素处理出来的速度就更快，画质就能更好。

但因为在同一片硅片上进行蚀刻，没法使用两个制程来制造。

那如果将这两个区域分开，像素区域放在一个硅片上，用65nm制程制造；

处理电路放在另一个硅片上，用45nm制程制造；

再将它们堆叠拼起来，那这个矛盾就解决了。

这就是堆栈式传感器。

堆栈式传感器示意图

有了堆栈式的结构，我们能在处理电路得到更多的晶体管，拥有更快的速度。

因此，原来不容易实现的HDR、升格等，现在变得很常见。

读出速度也变得更快，因此果冻效应更小。

而且，由于将像素区域和处理电路区域堆叠，像素区域能做得更大。

说白了，非堆栈式传感器电路和感光件是绑在一起的，吃大锅饭，效率不高，堆栈式将他们分开，各司其职，获得了更大的效率。

那么背照+堆栈式=背照堆栈式传感器 ，这类传感器既拥有更好的图像质量，又拥有更高的工作效率，带来的就是现今数码相机性能的突飞猛进。

这下大家知道了吧。

看没看懂都希望在评论区看到你哟~

科普｜什么是部分堆栈式传感器？

最新发布的尼康Z6III首次搭载了部分堆栈式传感器，这个传感器到底和尼康Z8/Z9上那块堆栈式传感器有何差异？今天我们就来给大家好好介绍一下有关于传感器的“键摄”知识。

2021年我们影像新势力写过一篇文章《CCD？CMOS？背照式？堆栈式？图像传感器结构小科普》，给大家介绍过CCD和CMOS的线路之争，CMOS的技术演进路线。其中CMOS的演进过程中，经历了从前照式传感器升级到背照式传感器，从铝布线到铜布线，最终出现了代处理回路的堆栈式传感器。

实际上随着视频规格的不断提升，无论是铜布线还是堆栈式传感器，甚至还有全域快门传感器，都是为了提高传感器的读取速度。无非就是成本低的解决方案提升的速度少，成本高的解决方案提升的速度多。其中堆栈式传感器的读取速度远远超出了现有图像处理器的处理能力，存在非常夸张的“性能浪费”。比如搭载在索尼旗舰Alpha 1上IMX610堆栈式传感器，理论ADC速度可以做到5000万全像素14bit色深水平下输出250fps，实际索尼只给出了30张/秒的连拍速度。

正因为此，部分堆栈式传感器就作为“甜点级”产品诞生了，该传感器在成像单元的上方和下方集成了高速处理电路，而非背后整块高速处理电路。虽然提升的读取速度并没有传统堆栈式传感器那么夸张，但也要比同像素下的背照式传感器快了3.5倍，同时制造成本也更低。

其实尼康Z6II所搭载的IMX410背照式传感器在读取速度领域已经非常出色了，能够提供6K/19fps（14bit）和6K/40fps（12bit）的速度。所以当这块传感器的读取速度提高3.5倍后，搭载了部分堆栈式传感器的尼康Z6III得到了6K/60fps的RAW视频录制能力，果冻效应也是2万元以内最轻微的。即使如此，尼康Z6III依然没有发挥出这块部分堆栈式传感器的满血性能，据称这块传感器的理论性能可以做到6K/67fps（14bit）和6K/133fps（12bit），比索尼Alpha 1浪费的少一些。

总结下来就是，部分堆栈式传感器同样能够显著的提高传感器的读取速度，并且成本比常规的堆栈式传感器低不少，属于相当“甜品级”的解决方案。我相信未来会有不少品牌跟进这一技术解决方案，最终让消费者用上更多超高速度中端全画幅相机。

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