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Sony 在2017 MWC 发表的Xperia XZ Premium 最近已经开始上市。其特色除了采用最新Qualcomm 835 晶片组，延续上一代Z5 Premium 使用的4K 萤幕，并加入HDR 功能。最主要的亮点为同时发表的Xperia XZs 也使用的Motion Eye 相机技术。Mobile Eye 使用堆叠式（Stacked）记忆体感光元件（CMOS Image Sensor / CIS），能录制每秒960 格录影功能（960p），拍摄效果有如电影的慢动作特效。此功能成为Sony 在2017 旗舰机上的招牌。
Sony 一直都是影像感测器技术市占率的领先者。在影像感测器发展史上，Sony 从早年CCD 发展到CMOS 技术。作为数位摄影不可缺少的基本元件，Sony 的CIS 除了供给自己相机与手机部门使用，也供应给手机的竞争对手，包括苹果iPhone 与Samsung 的Galaxy 系列手机（目前最新iPhone 7 与Galaxy S8 也持续采用） ，目前市占率全球第一。
使用在XZ Premium 与XZs 上的CIS 为IMX400，规格为1/2.3、1,900 万画素。对IMX400 如何做到电影慢动作（960p）呈现特殊时刻，Sony 除了在东京发表会透露一些规格，外界很难一窥堂奥，还好今年IEEE ISSCC（国际固态电路研讨会），Sony 发表了一篇《A 1/2.3-inch 20Mpixel 3-layer Stacked CMOS Image Sensor with DRAM》，外界可以透过了解在电路设计发表的最高殿堂中揭露的内容，进一步了解这颗IMX400 的运作秘密。
Motion Eye 的运作方法，可以相容于目前的MIPI 协定，采用CSI2（CPHY 2.0GPs / Lane）与传统应用处理器（AP）内的影像处理单元（ISP）相连，在慢动作播放时，也就是先用高速摄影（960p）录制，后而使用正常速度（通常为30p）播放来产生慢动作效果，而IMX400 最大的优势就是不需要改变现行手机内对AP 的支援（不需更新更快MIPI 的传输速度），单靠使用IMX400 即可让手机支援此慢动作播放的功能。
客制化DRAM 储存传送资料是关键
IMX400 如其所宣称的采用3 层堆叠元件组成（见下图），分别是最上层的背照式感光元件，与最下层的逻辑电路元件。中间使用DRAM 形成类似三明治的组合。由于手机内的相机镜头模组空间相当珍贵，所有组成单位都必须非常轻薄，根据Sony 公布的资料，除了本身制造的CIS，内含的DRAM 包含传统CIS 内的Row driver，推测应该是Sony 为了平衡三层元件的电路面积，与合作伙伴一起客制化开发的DRAM，此DRAM 的目的最主要为用来高速摄影（960p）时当储存的功能。
根据在ISSCC 发表的论文，上层CIS 采用1AL5Cu 90nm 技术，中层DRAM 为1W3AL 的30nm 制造，最下层的逻辑电路则为1AL6Cu 40nm 技术。拆解机构TechInsights 的报告也证实论文内晶片面积中间采用矽穿孔技术（TSV）相连CIS 到DRAM 的Row Driver，再继续把讯号传送到最下层逻辑电路内的ADC，由于高速摄影产生的瞬时大量资料，共有4 个ADC 内来产生转换后的数位资料，而为了将此资料能即时储存到DRAM，Sony 特地设计了高达512 Bits 来运作在200 MHz 的传输介面为DRAM 与逻辑电路沟通，非常类似Wide IO 的设计理念。
而实际拍摄高速摄影的运作模式，在使用者按下高速摄影触发点后，CIS 即会从传统的30p 转换为960p，在塞满DRAM 后，就会自动回复原来30p 的录制，CIS 也会在传送当下图片给AP 时，将之前录影储存在DRAM 的高速摄影内容，在目前1/30 秒的拍摄间隔时同时传回给AP，一旦DRAM 传回清空，手机即可继续录制下一个慢动作播放的内容。
IMX400 使用的高速摄影功能不只可新增慢动作播放的内容，由于CIS 本身每次扫描线的储存时间都不相同的特性（CIS 不像CCD 一样所有扫描线都开始同时储存［全面曝光／Global Exposure ］，而是一次储存一条（Line Exposure），此为CMOS 本身运作的特性），在拍摄的物件高速移动时会产生Rolling Shutter 效应，此状况会让拍摄后的照片扭曲变形。体积较大型的数位单眼相机之所以能够避免这个问题是采机器快门，但在手机上实施机器快门目前有难度，而IMX400 具备的高速摄影能力（也就是缩短每次扫描线相隔的时间）可以减缓此拍摄问题的效应。
Sony 这次透过CIS 在手机的创新势必引起竞争对手跟进，最可能藉由采用Sony 半导体的上述IMX400 来达成同样功能。而目前在Mobile CIS 市占率第二高的Samsung 由于同时兼具CIS 与DRAM 制造技术（故在IMX400 的DRAM 合作伙伴可能为Micron 或SK Hynix），预计跟进发表类似技术也可预期，但一般读者可能比较在意的是苹果（或是其他手机），何时会跟进采用放入iPhone 内。 AI中国网 https: //www.cnaiplus.com
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