TowerJazz助力尼康决胜佳能

在上周，尼康官宣正在开发旗舰无反相机Z9，它搭载了一块FX格式（全画幅）的堆栈式CMOS传感器，支持8K视频，其它规格不祥。在相机进入数码时代后，图像传感器成了决定胜负的关键之一，佳能一度凭借自产全画幅CMOS图像传感器（下面简写为CIS），力压尼康多年，直到尼康D3问世才改变局面。在进入无反相机时代，索尼凭借自产CIS成功改变了相机市场版图，佳能EOSR5只能靠着处理器与镜头群扳回一局。

在无反相机市场中，尼康无疑是落后于竞争对手的一个，Z9将会成为扭转乾坤的关键，它搭载堆栈式CIS来自何方，会是TowerJazz么？其实TowrJazz早不叫TowerJazzSemiconductor，它在2020初改名为TowerSemiconductor，但出于习惯与不熟悉，摄影圈子更喜欢称它为TowerJazz，它与尼康首次建立联系是在去年与投资者和分析师的在线会议中，把尼康Z50无反相机、D7500单反相机相机加入到PPT当中。

而尼康在数码时代里，一直向第三方购买CIS或是寻求代工，为尼康生产过CIS除了索尼还有瑞萨、Aptina、东芝，只可惜瑞萨在多年前退出了CIS市场，Aptina被安森美收购，东芝在爆出丑闻后半导体业务卖给索尼，尼康急需一个新的企业为它代工CIS，因此和TowerSemiconductor有着广泛合作空间。那TowerSemiconductor有可能成为Z9的传感器的代工厂么，这必须先看它是否具备这个实力。

从目前消息看，Z9的CIS具备四个特性：全画幅、8K、BSI与堆栈式。要实现8K，CIS横向至少要有7680个像素，在全画幅下，单个像素大小最大不超过4.7×4.7μm，需要较为先进的制程——最好是180nm或线宽更小的工艺，并采用铜互连工艺，否则功耗会非常可怕，速度也难以提升。在尼康新闻稿中没有提到Z9采用BSI技术，但堆栈式是在CIS下面封装一块DRAM作为缓存，用以消除滚转快门的果冻效应，CIS与DRAM之间是通过TSV（ThroughSiliconVia，硅通孔）工艺连接起来。FSICIS的逻辑层位于光电二极管之上，也就是位于CIS的上半层，无法通过TSV工艺连接到下方的DRAM，因此Z9的CIS必定是BSI。

那TowerSemiconductor具备生产Z9的能力么？TowerSemiconductor是一家创立于1993年的半导体企业，总部位于以色列MigdalHaemek，在2008年收购了半导体JazzSemiconductor，并在其后一年成立了联合公司TowerJazzSemiconductor。在2014年时候，它与松下达成了交易，收购了松下三座半导体工厂，成立了名为TowrJazzPanasonicSemiconductorCo.，在2020年3月起采用新名字TowerSemiconductor。TowerSemiconductor擅长生产射频前端、电源管理、CIS等模拟芯片，晶圆厂分布于以色列、美国、日本多地。

按照TowerSemiconductor官网CMOSIMAGESENSORS页面中介绍，它应用CIS上制程有180nm、110nm和65nm三种，180nm可用于生产3.6-6μm像素大小、滚转快门的电影机用CIS或是4-6μm像素大小、全局快门的广播机用CIS，110nm可用于生产3.8-5μm像素大小、滚转快门的（单反）相机用CIS，65nm可用于生产3.2-7μm像素大小、滚转快门的相机/电影机用CIS，其中180nm、110nm采用的是8英寸晶圆，65nm采用的是12英寸晶圆，最为适合生产大尺寸的全画幅CIS。显然，TowerSemiconductor具备先进的制程与铜互连工艺（110nm、65nm必然是铜互连工艺，不然功耗会上天），能够生产出8K全画幅CIS。

在去年TowerSemiconductor获得了XperiHolding的InvensasZibond和DBI3D半导体互联技术授权，该技术适用于8英寸、12英寸晶圆上生产全局快门、堆栈式BSICMOS类型传感器，应用在dToF类似芯片上最小可实现10μm像素大小，当应用在ToF芯片上时更可缩小到2.5μm或更小。到了去年11月TowerSemiconductor进一步表示，利用BSI堆栈式技术后能设计出更为先进的传感器，并制成了iTOF、dTOF和1英寸高性能传感器。至此可以肯定，TowerSemiconductor具备BSI与堆栈式技术，并能用于量产，扫清了代工Z9CIS的障碍。

在今年2月，尼康在ISSCC（国际固态电路会议）上公布了一块1英寸BSICMOS传感器，它采用了堆栈式结构，由65nmCIS与65nmDRAM组合而成，单个像素大小为2.7×2.7μm，总像素为1784万（4224×4224），最高能以4K1000P速度输出，动态范围为110db，若输出速度降低到4K60P，动态范围将提升至134db。而且分为264×264块，即16×16像素为一块，逻辑电路能独立控制每一块的曝光时间，能捕捉更高动态范围，实现硬件级别的HDR，可见尼康已经具备设计先进堆栈式CIS的能力。

目前无法判断尼康新1英寸CIS与TowerSemiconductor有什么联系，但可以肯定的是TowerSemiconductor具备代工Z9CIS的能力，而且Z9性能是可以期望的。