索尼三层 CIS 来袭，图像传感器性能或迎飞跃

索尼成像和传感解决方案 (I&SS) 部门近期与投资者进行了一场交流。在此次交流演示中，索尼半导体解决方案 (SSS) 展示了一种具有巨大潜力的三层图像传感器，该传感器有望显著提升图像传感器的性能。

据 Sony Alpha Rumors 报道，此次演示不仅涵盖了索尼 2024 财年的出色业绩（销售额和营业收入均创下历史新高），还透露了索尼更为广泛的发展规划。

作为其长期目标的一部分，索尼正在大力投资新的传感器技术，包括改进的多层堆叠图像传感器。索尼已在包括旗舰产品a1 II在内的多款相机中使用堆叠传感器，但这些传感器是双层的。一层是光电二极管层，包含所有用于捕捉照片的像素；另一层是位于下方的晶体管层，用于处理图像处理任务。

索尼的长远目标是在图像传感器堆栈中增加第三层，这一举措将有效扩展处理能力，从而提升图像质量。从专业角度来看，在其他条件相同的情况下，传感器级别的处理能力越强，其性能表现就越好。正如索尼所解释的那样，增强传感器层面的处理能力可以提升表观动态范围、灵敏度、噪声性能、效率、读出速度和分辨率，尽管最后一个优势更多地体现在视频性能而非静态图像上。增加传感器层本身并不会改变分辨率，但通过提高传感器的速度和性能，它可以解锁新的视频录制模式。目前，高分辨率图像传感器的视频分辨率通常受到处理瓶颈的限制，因此移除或降低这些瓶颈可以释放额外的视频性能。

更好的读出速度对于相机性能的几乎每个方面都至关重要，包括滚动快门、连续拍摄速度和自动对焦性能。

假设的动态范围优势非常复杂。更好的传感器级图像处理可以提升表观动态范围，但传感器的实际动态范围取决于许多因素，包括传感器像素的满阱容量和传感器级噪声性能。虽然处理会影响噪声，但满阱容量是实际像素的物理状态，在传感器上添加更多层实际上会通过物理缩小像素来降低满阱容量。

不过，早在 2021 年索尼发布三层图像传感器的初步概念时，就对这种情况进行了解释。当时索尼展示的第三层可以是位于光电二极管层下方的像素晶体管，而非第二个纯处理层。索尼早在 2021 年就展示了这种三层传感器架构，此次投资者演示中描述的传感器与之十分相似，并做出了许多相同的承诺。要知道，图像传感器从开发到上市通常需要多年的时间。

PetaPixel 在 2021 年末曾写道：“索尼的新架构是堆叠式 CMOS 图像传感器技术的一项进步，它将光电二极管和像素晶体管分离到单独的基板上，这些基板堆叠在一起，而不是并排放置。”索尼表示，新的堆叠技术可以采用允许光电二极管和像素晶体管层分别进行优化的架构，从而使饱和信号水平相对于传统图像传感器大约增加一倍，进而扩大动态范围。”

目前，这种三层传感器何时能应用于 Alpha 或 FX 系列产品仍是一个未知数。但索尼半导体解决方案已经多次证明了其在图像传感器领域的强大实力，例如 a9 III 中的全局快门传感器和 a1 系列中的快速高分辨率堆叠传感器等。索尼始终致力于全画幅图像传感器的开发，未来值得期待。