上個(gè)月有消息稱，iPhone 15 Pro 和 iPhone 15 Pro Max 找索尼定制了全新的圖像傳感器，型號(hào)按照慣例應(yīng)該是 IMX903，其尺寸也達(dá)到了 1/1.14 英寸，接近了一英寸。

隨著各家都開始用上接近一英寸的圖像傳感器，影像旗艦的戰(zhàn)場(chǎng)也更加白熱化。那么在 iPhone 的發(fā)展歷史中，圖像傳感器又是如何演變的？今天我們就來盤點(diǎn)一下 iPhone 上那些經(jīng)典的圖像傳感器。

2007 年初代 iPhone 發(fā)布時(shí)，其使用的是美光科技旗下 Aptina 所制造的一顆兩百萬(wàn)像素的前照式圖像傳感器，尺寸是 1/4 英寸，像素大小 2.2 微米。當(dāng)年的美光還是移動(dòng)圖像傳感器市場(chǎng)排名前二的巨頭，同時(shí)期的諾基亞 N95 也是采用美光的五百萬(wàn)像素傳感器。但初代 iPhone 上的這顆 MT9D112 仍然是比較落后的，因?yàn)樗€不支持自動(dòng)對(duì)焦功能。

2009 年的 iPhone 3GS 換用了 OmniVision（豪威）的三百萬(wàn)像素傳感器，仍然是 1/4 英寸前照式，但像素尺寸縮小到了 1.75 微米，CMOS 制程也由 130nm 提升到了 110nm。換用 OmniVision 帶來的一個(gè)最顯著的變化就是增加了自動(dòng)對(duì)焦功能，像素和制程的提升也帶來了更好的圖像畫質(zhì)。

2010 年的 iPhone 4 是 iPhone 首次使用背照式傳感器，來自 OmniVision 的五百萬(wàn)像素傳感器，也是 iPhone 首次提升傳感器尺寸，增大到 1/3.2 英寸。在背照式結(jié)構(gòu)中，通過讓光從硅電路板的反面（背面）進(jìn)行照射，這樣就不會(huì)受到配線及晶體管的影響，從而增大單位像素的進(jìn)光量，還能夠抑制因光入射角度變化造成的感光度下降的問題。得益于全新的背照式傳感器，iPhone 4 的畫質(zhì)有了巨大的提升。

2011 年的 iPhone 4S 仍然是使用的背照式傳感器，但是這次選擇了索尼制造的 IMX145，一顆 800 萬(wàn)像素、1/3.2 英寸、1.4 微米的圖像傳感器，CMOS 制程提升到了 90nm。2008 年 OmniVision 和索尼先后宣布研發(fā)背照式傳感器，索尼憑借其在 CCD 時(shí)代的技術(shù)積累，在 2007 年專注于 CMOS 后迅速崛起，贏得 iPhone 4S 的訂單對(duì)索尼和 iPhone 都是有著里程碑式意義的事件。同時(shí)從 iPhone 4S 開始，iPhone 的圖像傳感器上增加了紅外濾光片，用以過濾人眼不可見的紅外光線，避免其對(duì)圖像色彩造成影響。

2013 年的 iPhone 5s 則是 iPhone 首次使用堆棧式傳感器，是索尼特意為 iPhone 設(shè)計(jì)的 IMX145 的衍生款。像素單元和電路單元分別是作為獨(dú)立芯片構(gòu)建的，因此，可以采用以像素單元實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)化，以電路單元實(shí)現(xiàn)高功能化的制造工藝，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高畫質(zhì)化、高功能化和小型化。在模擬層制程保持在 90nm 的情況下，單獨(dú)制造的數(shù)字電路層得以使用更先進(jìn)的 65nm 工藝，預(yù)示著圖像傳感器也將走向高速化。

2014 年的 iPhone 6 系列在傳感器和 5s 基本保持一致的情況下，引入了片上相位對(duì)焦技術(shù)，大大提升了 iPhone 攝像頭的自動(dòng)對(duì)焦速度，iPhone 6 和 6 Plus 上實(shí)現(xiàn)片上相位對(duì)焦的方式是選擇傳感器中的鄰近綠色通道的像素組成一組相位對(duì)焦像素，分別遮住左右半邊，使它們捕獲的成像光線形成相位差，通過分析相位差驅(qū)動(dòng)鏡組來實(shí)現(xiàn)相位對(duì)焦，這種方式一般稱之為掩蔽式相位對(duì)焦（Masked PDAF）。同時(shí)，數(shù)字電路層的制程也繼續(xù)提升至 40nm。

2015 年的 iPhone 6s 系列首次將像素量提升至 1200 萬(wàn)像素，也開始了 iPhone 圖像傳感器緩慢進(jìn)步的時(shí)代。在傳感器尺寸基本不變的情況下，像素大小縮小到了 1.22 微米，是 iPhone 主攝傳感器最小的像素尺寸。為了避免像素進(jìn)一步縮小帶來的串?dāng)_等問題，iPhone 6s 上也首次引入了深槽隔離技術(shù)（deep trench isolation，DTI），也就是我們所熟知的三星 ISOCELL 所使用的技術(shù)。

2017 年的 iPhone 8/X 上則引入了 Cu-Cu 連接用以取代之前幾代堆棧式傳感器上所使用的 TSV 鍵合方式。

在 iPhone 5s 上，索尼將復(fù)雜的邏輯電路和光電二極管 CMOS 片上系統(tǒng)單晶圓處理流程分割成更簡(jiǎn)單的單獨(dú)的邏輯層和光電二極管晶圓，這些晶圓建立在單獨(dú)的處理節(jié)點(diǎn)上，然后用直接的晶圓鍵合堆疊，并通過硅通孔（TSV）互連。

但 TSV 會(huì)存在占地面積過大的問題，索尼在 2016 年開始采用 Cu-Cu（銅-銅）連接，是通過在各堆棧面上形成的 Cu 端子對(duì)堆棧式 CMOS 圖像傳感器的像素芯片與邏輯電路芯片進(jìn)行直接連接的技術(shù)。這種連接方式無(wú)需設(shè)置貫穿像素芯片的連接部，也不需要連接的專用區(qū)域，因此，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)圖像傳感器的小型化，還能提高生產(chǎn)效率。

而從 2018 年的 iPhone XS 系列開始，iPhone 的像素?cái)?shù)量雖然一直維持在 1200 萬(wàn)像素，但其傳感器尺寸是在緩慢變大的，這也代表著其單像素尺寸的增大。例外在于去年的 iPhone 14 Pro 系列，通過采用 Quad Bayer 排列，將像素量提高到了 4800 萬(wàn)像素，單像素尺寸是 1.22 微米。

從 iPhone 圖像傳感器的演變我們可以看出，早期 iPhone 圖像傳感器的進(jìn)步速度還是比較快的，在進(jìn)入全面屏?xí)r代后，它的進(jìn)步幅度就大幅落后于安卓陣營(yíng)。希望今年下半年的 iPhone 15 系列，在換用了更大尺寸的傳感器后，能夠在靜態(tài)影像上帶來更大的驚喜。