起底TowerJazz 它能為尼康Z9提供傳感器么？

Napoleon Chan / 2021-03-15 16:4339266

在上周，尼康官宣正在開發旗艦無反相機Z9，它搭載了一塊FX格式（全畫幅）的堆棧式CMOS傳感器，支持8K視頻，其它規格不祥。在相機進入數碼時代后，圖像傳感器成了決定勝負的關鍵之一，佳能一度憑借自產全畫幅CMOS圖像傳感器（下面簡寫為CIS），力壓尼康多年，直到尼康D3問世才改變局面。在進入無反相機時代，索尼憑借自產CIS成功改變了相機市場版圖，佳能EOS R5只能靠著處理器與鏡頭群扳回一局。

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在無反相機市場中，尼康無疑是落后于競爭對手的一個，Z9將會成為扭轉乾坤的關鍵，它搭載堆棧式CIS來自何方，會是TowerJazz么？其實TowrJazz早不叫TowerJazz Semiconductor，它在2020初改名為Tower Semiconductor，但出于習慣與不熟悉，攝影圈子更喜歡稱它為TowerJazz，它與尼康首次建立聯系是在去年與投資者和分析師的在線會議中，把尼康Z50無反相機、D7500單反相機相機加入到PPT當中。

而尼康在數碼時代里，一直向第三方購買CIS或是尋求代工，為尼康生產過CIS除了索尼還有瑞薩、Aptina、東芝，只可惜瑞薩在多年前退出了CIS市場，Aptina被安森美收購，東芝在爆出丑聞后半導體業務賣給索尼，尼康急需一個新的企業為它代工CIS，因此和Tower Semiconductor有著廣泛合作空間。那Tower Semiconductor有可能成為Z9的傳感器的代工廠么，這必須先看它是否具備這個實力。

從目前消息看，Z9的CIS具備四個特性：全畫幅、8K、BSI與堆棧式。要實現8K，CIS橫向至少要有7680個像素，在全畫幅下，單個像素大小最大不超過4.7× 4.7 μm，需要較為先進的制程——最好是180nm或線寬更小的工藝，并采用銅互連工藝，否則功耗會非常可怕，速度也難以提升。在尼康新聞稿中沒有提到Z9采用BSI技術，但堆棧式是在CIS下面封裝一塊DRAM作為緩存，用以消除滾轉快門的果凍效應，CIS與DRAM之間是通過TSV（Through Silicon Via，硅通孔）工藝連接起來。FSI CIS的邏輯層位于光電二極管之上，也就是位于CIS的上半層，無法通過TSV工藝連接到下方的DRAM，因此Z9的CIS必定是BSI。

那Tower Semiconductor具備生產 Z9的能力么？Tower Semiconductor是一家創立于1993年的半導體企業，總部位于以色列Migdal Haemek，在2008年收購了半導體Jazz Semiconductor，并在其后一年成立了聯合公司TowerJazz Semiconductor。在2014年時候，它與松下達成了交易，收購了松下三座半導體工廠，成立了名為TowrJazz Panasonic Semiconductor Co.，在2020年3月起采用新名字Tower Semiconductor。Tower Semiconductor擅長生產射頻前端、電源管理、CIS等模擬芯片，晶圓廠分布于以色列、美國、日本多地。

按照Tower Semiconductor官網CMOS IMAGE SENSORS頁面中介紹，它應用CIS上制程有180nm、110nm和65nm三種，180nm可用于生產3.6-6 μm像素大小、滾轉快門的電影機用CIS或是4-6 μm像素大小、全局快門的廣播機用CIS，110nm可用于生產3.8-5μm像素大小、滾轉快門的（單反）相機用CIS，65nm可用于生產3.2-7 μm像素大小、滾轉快門的相機/電影機用CIS，其中180nm、110nm采用的是8英寸晶圓，65nm采用的是12英寸晶圓，最為適合生產大尺寸的全畫幅CIS。顯然，Tower Semiconductor具備先進的制程與銅互連工藝（110nm、65nm必然是銅互連工藝，不然功耗會上天），能夠生產出8K全畫幅CIS。

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在去年Tower Semiconductor獲得了Xperi Holding的Invensas Zibond和DBI 3D半導體互聯技術授權，該技術適用于8英寸、12英寸晶圓上生產全局快門、堆棧式BSI CMOS類型傳感器，應用在dToF類似芯片上最小可實現10μm像素大小，當應用在ToF芯片上時更可縮小到2.5μm或更小。到了去年11月Tower Semiconductor進一步表示，利用BSI堆棧式技術后能設計出更為先進的傳感器，并制成了iTOF、dTOF和1英寸高性能傳感器。至此可以肯定，Tower Semiconductor具備BSI與堆棧式技術，并能用于量產，掃清了代工Z9 CIS的障礙。

在今年2月，尼康在ISSCC（國際固態電路會議）上公布了一塊1英寸BSI CMOS傳感器，它采用了堆棧式結構，由65nm CIS與65nm DRAM組合而成，單個像素大小為2.7×2.7 μm，總像素為1784萬（4224×4224），最高能以4K1000P速度輸出，動態范圍為110db，若輸出速度降低到4K60P，動態范圍將提升至134db。而且分為264×264塊，即16×16像素為一塊，邏輯電路能獨立控制每一塊的曝光時間，能捕捉更高動態范圍，實現硬件級別的HDR，可見尼康已經具備設計先進堆棧式CIS的能力。