得CMOS者得天下？ 淺析單反「芯」的戰爭

　　第1頁：從CCD到CMOS

　　感光元件是單反數碼相機結構中最重要的核心，能夠自主掌握感光元件的製造技術當然是單反數碼相機廠商手中最重要的籌碼。那麼單反數碼相機的感光元件經歷了怎樣的發展之路？哪些廠商藉助感光元件技術的更迭成為了贏家？

(圖)簡述感光元件發展歷程 淺析當前單反數碼相機「芯」的戰爭

　　從CCD到CMOS 單反感光元件技術的前行

　　在相機從膠片時代過渡到數碼時代的初期，CCD(電荷耦合)是感光元件的主流技術。說起CCD，甚至要追溯到20世紀初期偉大的物理學家愛因斯坦，他的光量子假說為CCD的誕生提供了理論支持。1969年，兩位科學家在貝爾實驗室發明了CCD，人們也很快認識到了CCD在電子影像領域的價值所在。1973年，第一枚商用CCD面世，1975年可達發布了第一台完成的CCD相機，解析度100*100。

　　必須要提到的是，在20世紀七十年代，半導體領域的強者索尼積極的投入了CCD的商用化研發。終於在1978年，索尼製造出了12萬像素的CCD。1981年8月索尼發布了成熟的原型數碼相機MAVICA，正式這款採用了10*12mmCCD的相機標誌著相機開始進入數碼時代。

　　1990年，第一台數碼單反柯達DCS-100問世，這是採用類似數碼後背的改造方式，在傳統的膠片單反相機基礎上得到的。90年代初期，大量的30-40萬像素CCD被生產並應用到數碼相機、攝像機等影像產品上。1998年佳能也和柯達合作推出了D2000和D6000，採用了APS-C畫幅的CCD。

　　進入了21世紀，CCD的價格逐步降低，進入大眾消費領域，經歷了輝煌期。2011年第一台全畫幅CCD的數碼單反相機Contax N DIGITAL面世。

(圖)首台全畫幅CCD數碼單反相機Contax N DIGITAL

　　但從2000年開始，CMOS開始向舞台中央邁進。CMOS(互補金屬氧化物導體)很早之前就開始使用在計算機領域，CPU和內存就是由CMOS組成的，1998年開始CMOS才開始使用在圖像感測器領域。CMOS感光元件結構簡單、耗電量低、成本低廉，但其在剛面世的時候，畫質低噪點高，僅有極少數的廠商積極的嘗試。而佳能正是成功利用了這一機會，把握了領先優勢，締造了今日的成功。目前大眾消費單反數碼相機領域已經完全是CMOS的天下。

　　第2頁：佳能、尼康與CMOS

　　佳能的選擇和CMOS的全面進攻

　　2000年，佳能發布了EOS D30，這款使用了325萬像素CMOS的單反數碼相機改變了大家印象中CMOS不堪一用的印象，此後佳能只發布採用自家CMOS感測器的單反數碼相機產品。由於CCD的成本和技術門檻居高不下，CMOS在技術越來越成熟的同時也在成本方面征服了更多廠商和用戶。

　　尤其在大尺寸感光元件領域，CMOS直接幫助單反數碼相機展開了平民化的進程。應該說CCD從單反數碼相機領域的退敗，並不是因為其存在技術劣勢，而是由於不能滿足於成本和盈利的平衡。目前如徠卡全畫幅旁軸數碼相機M9也還在使用柯達公司出品的CCD，哈蘇的中畫幅單反也多使用CCD，但其售價就不是一般大眾消費者能夠承受的了。

(圖)佳能的202x205mmCMOS 右側為35mm全畫幅CMOS

　　佳能的CMOS在發展初期也曾出現過噪點較多被人聲討的情況，其不顧CCD主流技術堅持投入巨資發展自己的CMOS技術也曾令人質疑。但目前佳能的CMOS製造加上其在降噪等領域的獨特核心技術，其CMOS與CCD的畫質差別已經不再令用戶不滿。而且憑藉CMOS的低成本佳能推出了EOS 300D等一系列平民化的廉價單反，大幅推進了單反數碼相機的普及，佳能也由此獲得了高額的利潤。應該說，佳能是CMOS時代的大贏家。

　　尼康的選擇

　　作為膠片時代的王者，尼康對於佳能在數碼時代的稱王恐怕是始料未及確又無可奈何的。首先來看尼康和佳能的業務構成區別。根據09年的財報數字，在佳能的業務構成中，50%為辦公設備，數碼相機和掃描儀佔39%、醫療設備及其他佔到11%，佳能的業務全部集中在電子影像領域。而尼康則顯得更為專註，尼康的業務中數碼相機的份額達到了68%，25%來自於大型精密掃描設備，7%來自精密儀器，尼康始終是一個光學企業，在電子影像方面的技術和專利儲備確實遜於佳能。

　　並且兩品牌的規模差距巨大，2009年佳能公司的收入達到349億美元，尼康則僅為90億美元。佳能在21世紀初花費巨額資金獲得了屬於自己的CMOS研發中心和生產線，而對於總資產僅僅是佳能1/5的尼康而言，並沒有那麼多的資金進行CMOS層面的競逐。

　　當然尼康並非全部依靠索尼來提供圖像感測器，而是參與了當中的多個核心部分，如D3等頂級產品的CMOS更是由尼康自己開發交由索尼生產的。另外，電子處理技術的發展使得成像質量不僅僅依賴於感測器，也依賴於處理器等環節對信號的處理。因此尼康更加專註的收縮產品線，將全部力量放到更擅長的相機研發上，將CMOS生產層面的工作外包。

(圖)尼康D7000搭載的改進後的索尼IMX071感測器

　　就近兩年的情況來看，尼康儘管發展的緩慢，但發展態勢還是較為良好的。截止2011年3月31日的2010財年中，尼康年度運營利潤為6.69億美元，年營收同比增長了13%，凈利潤為3.39億美元，扭轉了上一年度的虧損局面。

　　我們不能斷定加入尼康擁有了自主的CMOS生產線是不是會比現在發展的更好，但是我們能看到的是基於尼康的規模和自身情況，外包CMOS已經是最好的選擇，並沒有妨礙尼康繼續作為同佳能抗衡的寡頭存在於單反數碼相機市場。

　　第3頁：索尼、賓得與CMOS

　　索尼的選擇

　　索尼在感光元件領域擁有悠久的歷史。索尼自20世紀70年代開始研發CCD，市場佔有率過半，是當之無愧的CCD時代霸主。

(圖)索尼感光元件的發展史

　　註：紅色箭頭為CCD時代重要里程碑，綠色箭頭為CMOS時代重要里程碑。可點擊見大圖。

　　但到了二十一世紀，佳能在CMOS領域的探索帶動著越來越多的廠商開始研發CMOS感測器，索尼也不例外。在2004年末宣布將進軍CMOS領域，將計劃投入500億日元建立新的CMOS生產基地。在2007-2009年索尼也投入了600億日元到熊本科技中心，來加強CMOS的生產能力。2010年末，索尼更是斥資近530億日元從東芝手中購回了2008年出售給東芝的長崎半導體製造工廠，目的是利用新設備增產用於相機和手機的CMOS晶元。索尼更計划到2012年3月將圖像感測器的產能翻番。

　　從一次又一次的擴大產能中我們可以看到索尼在CMOS領域的信心和實力，但是能夠佔領CMOS市場的高地不代表能夠在單反數碼相機市場大獲全勝。而事實上通過收購美能達而涉足單反數碼相機領域的索尼並沒有收穫如期望的市場份額，但是在傳統單反數碼相機領域的失利並不會對消費電子航母索尼造成嚴重的打擊，何況其生產的CMOS還擁有尼康以及其他一大批相機、手機廠商客戶。

　　如今在可換鏡頭領域索尼逐步到轉型半透明反光鏡單電數碼相機和微單相機，領先的CMOS技術也是推動力之一。可以預見到的是索尼仍將繼續在感光元件的領域不懈努力。

　　賓得的選擇

　　最後我們來看下目前大眾單反數碼相機領域四大品牌之一的賓得。賓得的命運有些類似於尼康，在膠片時代同樣擁有過輝煌的過往，但到了數碼時代，賓得的命運著實是風雨飄搖。數度易主的經歷和更小的整體規模也註定了賓得沒有自己的感光元件生產線。並且不同於尼康和索尼之間堅固的合作關係，賓得的CMOS來自於多個廠商。如其中端APS-C畫幅相機K-7、K20D的CMOS來自三星，高端APS-C機型K-5和入門級產品K-x和K-r的CMOS都來自索尼，中畫幅機型使用的則是柯達的CCD。

　　如果說尼康在感光元件領域還是掌握了一定的核心技術的話，賓得則顯得更為弱勢一些。作為一個規模比較小的品牌，賓得在感光元件上的被動已經成為了制約其發展的主要因素之一。2011年7月，換了新東家理光之後賓得迅速的推出了單電數碼相機賓得Q，賓得還能在傳統單反數碼相機領域走多遠，現在還是個未知數。

　　結語：

　　CMOS被稱為數碼相機的視網膜，在單反數碼相機領域CMOS的技術更是在很大程度上決定著產品的優劣。不過從目前的CMOS產業格局來看，並不是擁有了先進的CMOS生產技術就擁有了通往單反數碼相機成功之路的鑰匙，還有更多其他的因素一同決定著這一極高專業門檻市場的競爭。CMOS絕不是影像感測器的終點，只有能夠走在影像技術變革前沿，更好的適應技術發展並推出合適產品的品牌，才能立於不敗之地。