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尼康佳能索尼得CMOS者得天下? 浅析单反“芯”的战争

第1页:从CCD到CMOS

感光元件是单反数码相机结构中最重要的核心,能够自主掌握感光元件的制造技术当然是单反数码相机厂商手中最重要的筹码。那么单反数码相机的感光元件经历了怎样的发展之路?哪些厂商借助感光元件技术的更迭成为了赢家?

(图)简述感光元件发展历程浅析当前单反数码相机“芯”的战争

从CCD到CMOS单反感光元件技术的前行

在相机从胶片时代过渡到数码时代的初期,CCD(电荷耦合)是感光元件的主流技术。说起CCD,甚至要追溯到20世纪初期伟大的物理学家爱因斯坦,他的光量子假说为CCD的诞生提供了理论支持。1969年,两位科学家在贝尔实验室发明了CCD,人们也很快认识到了CCD在电子影像领域的价值所在。1973年,第一枚商用CCD面世,1975年可达发布了第一台完成的CCD相机,分辨率100*100。

必须要提到的是,在20世纪七十年代,半导体领域的强者索尼积极的投入了CCD的商用化研发。终于在1978年,索尼制造出了12万像素的CCD。1981年8月索尼发布了成熟的原型数码相机MAVICA,正式这款采用了10*12mmCCD的相机标志着相机开始进入数码时代。

1990年,第一台数码单反柯达DCS-100问世,这是采用类似数码后背的改造方式,在传统的胶片单反相机基础上得到的。90年代初期,大量的30-40万像素CCD被生产并应用到数码相机、摄像机等影像产品上。1998年佳能也和柯达合作推出了D2000和D6000,采用了APS-C画幅的CCD。

进入了21世纪,CCD的价格逐步降低,进入大众消费领域,经历了辉煌期。2011年第一台全画幅CCD的数码单反相机ContaxNDIGITAL面世。

(图)首台全画幅CCD数码单反相机ContaxNDIGITAL

但从2000年开始,CMOS开始向舞台中央迈进。CMOS(互补金属氧化物导体)很早之前就开始使用在计算机领域,CPU和内存就是由CMOS组成的,1998年开始CMOS才开始使用在图像传感器领域。CMOS感光元件结构简单、耗电量低、成本低廉,但其在刚面世的时候,画质低噪点高,仅有极少数的厂商积极的尝试。而佳能正是成功利用了这一机会,把握了领先优势,缔造了今日的成功。目前大众消费单反数码相机领域已经完全是CMOS的天下。

第2页:佳能、尼康与CMOS

佳能的选择和CMOS的全面进攻

2000年,佳能发布了EOSD30,这款使用了325万像素CMOS的单反数码相机改变了大家印象中CMOS不堪一用的印象,此后佳能只发布采用自家CMOS传感器的单反数码相机产品。由于CCD的成本和技术门槛居高不下,CMOS在技术越来越成熟的同时也在成本方面征服了更多厂商和用户。

尤其在大尺寸感光元件领域,CMOS直接帮助单反数码相机展开了平民化的进程。

应该说CCD从单反数码相机领域的退败,并不是因为其存在技术劣势,而是由于不能满足于成本和盈利的平衡。目前如徕卡全画幅旁轴数码相机M9也还在使用柯达公司出品的CCD,哈苏的中画幅单反也多使用CCD,但其售价就不是一般大众消费者能够承受的了。

(图)佳能的202x205mmCMOS右侧为35mm全画幅CMOS

佳能的CMOS在发展初期也曾出现过噪点较多被人声讨的情况,其不顾CCD主流技术坚持投入巨资发展自己的CMOS技术也曾令人质疑。但目前佳能的CMOS制造加上其在降噪等领域的独特核心技术,其CMOS与CCD的画质差别已经不再令用户不满。而且凭借CMOS的低成本佳能推出了EOS300D等一系列平民化的廉价单反,大幅推进了单反数码相机的普及,佳能也由此获得了高额的利润。应该说,佳能是CMOS时代的大赢家。

尼康的选择

作为胶片时代的王者,尼康对于佳能在数码时代的称王恐怕是始料未及确又无可奈何的。首先来看尼康和佳能的业务构成区别。根据09年的财报数字,在佳能的业务构成中,50%为办公设备,数码相机和扫描仪占39%、医疗设备及其他占到11%,佳能的业务全部集中在电子影像领域。而尼康则显得更为专注,尼康的业务中数码相机的份额达到了68%,25%来自于大型精密扫描设备,7%来自精密仪器,尼康始终是一个光学企业,在电子影像方面的技术和专利储备确实逊于佳能。

并且两品牌的规模差距巨大,2009年佳能公司的收入达到349亿美元,尼康则仅为90亿美元。佳能在21世纪初花费巨额资金获得了属于自己的CMOS研发中心和生产线,而对于总资产仅仅是佳能1/5的尼康而言,并没有那么多的资金进行CMOS层面的竞逐。

当然尼康并非全部依靠索尼来提供图像传感器,而是参与了当中的多个核心部分,如D3等顶级产品的CMOS更是由尼康自己开发交由索尼生产的。另外,电子处理技术的发展使得成像质量不仅仅依赖于传感器,也依赖于处理器等环节对信号的处理。因此尼康更加专注的收缩产品线,将全部力量放到更擅长的相机研发上,将CMOS生产层面的工作外包。

(图)尼康D7000搭载的改进后的索尼IMX071传感器

就近两年的情况来看,尼康尽管发展的缓慢,但发展态势还是较为良好的。截止2011年3月31日的2010财年中,尼康年度运营利润为6.69亿美元,年营收同比增长了13%,净利润为3.39亿美元,扭转了上一年度的亏损局面。

我们不能断定加入尼康拥有了自主的CMOS生产线是不是会比现在发展的更好,但是我们能看到的是基于尼康的规模和自身情况,外包CMOS已经是最好的选择,并没有妨碍尼康继续作为同佳能抗衡的寡头存在于单反数码相机市场。

第3页:索尼、宾得与CMOS

索尼的选择

索尼在感光元件领域拥有悠久的历史。索尼自20世纪70年代开始研发CCD,市场占有率过半,是当之无愧的CCD时代霸主。

(图)索尼感光元件的发展史

注:红色箭头为CCD时代重要里程碑,绿色箭头为CMOS时代重要里程碑。可点击见大图。

但到了二十一世纪,佳能在CMOS领域的探索带动着越来越多的厂商开始研发CMOS传感器,索尼也不例外。在2004年末宣布将进军CMOS领域,将计划投入500亿日元建立新的CMOS生产基地。在2007-2009年索尼也投入了600亿日元到熊本科技中心,来加强CMOS的生产能力。2010年末,索尼更是斥资近530亿日元从东芝手中购回了2008年出售给东芝的长崎半导体制造工厂,目的是利用新设备增产用于相机和手机的CMOS芯片。索尼更计划到2012年3月将图像传感器的产能翻番。

从一次又一次的扩大产能中我们可以看到索尼在CMOS领域的信心和实力,但是能够占领CMOS市场的高地不代表能够在单反数码相机市场大获全胜。而事实上通过收购美能达而涉足单反数码相机领域的索尼并没有收获如期望的市场份额,但是在传统单反数码相机领域的失利并不会对消费电子航母索尼造成严重的打击,何况其生产的CMOS还拥有尼康以及其他一大批相机、手机厂商客户。

如今在可换镜头领域索尼逐步到转型半透明反光镜单电数码相机和微单相机,领先的CMOS技术也是推动力之一。可以预见到的是索尼仍将继续在感光元件的领域不懈努力。

宾得的选择

最后我们来看下目前大众单反数码相机领域四大品牌之一的宾得。宾得的命运有些类似于尼康,在胶片时代同样拥有过辉煌的过往,但到了数码时代,宾得的命运着实是风雨飘摇。数度易主的经历和更小的整体规模也注定了宾得没有自己的感光元件生产线。并且不同于尼康和索尼之间坚固的合作关系,宾得的CMOS来自于多个厂商。如其中端APS-C画幅相机K-7、K20D的CMOS来自三星,高端APS-C机型K-5和入门级产品K-x和K-r的CMOS都来自索尼,中画幅机型使用的则是柯达的CCD。

如果说尼康在感光元件领域还是掌握了一定的核心技术的话,宾得则显得更为弱势一些。作为一个规模比较小的品牌,宾得在感光元件上的被动已经成为了制约其发展的主要因素之一。2011年7月,换了新东家理光之后宾得迅速的推出了单电数码相机宾得Q,宾得还能在传统单反数码相机领域走多远,现在还是个未知数。

结语:

CMOS被称为数码相机的视网膜,在单反数码相机领域CMOS的技术更是在很大程度上决定着产品的优劣。不过从目前的CMOS产业格局来看,并不是拥有了先进的CMOS生产技术就拥有了通往单反数码相机成功之路的钥匙,还有更多其他的因素一同决定着这一极高专业门槛市场的竞争。CMOS绝不是影像传感器的终点,只有能够走在影像技术变革前沿,更好的适应技术发展并推出合适产品的品牌,才能立于不败之地。

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