安卓中國2月26日消息，日前一則新聞刷爆了所有的科技媒體：索尼已經成功開發了業內首款面向智慧手機的三層堆疊的CMOS圖像感測器。但是對於CMOS，很多人對於什麼“背照式”、“堆疊式”都沒搞清楚呢，索尼這回又來一個三層堆疊CMOS，是什麼黑科技？
據三易生活報導，要弄懂這些CMOS的原理，我們必須明白CMOS是如何一步步走到現在這個樣子的，在這裡我們不去講什麼高深的原理或者是學術名詞，就用淺顯直白的文字來形容CMOS的發展歷程。
CMOS的畫質升級之路
CMOS全稱為Complementary Metal Oxide Semiconductor（互補金屬氧化物半導體），簡單說來就是捕捉我們要拍攝畫面光學資訊的感測器，其獲取光線資訊的部分即是圖元區域，我們常常說的幾千萬圖元，指的就是CMOS的感測器部分擁有的獨立感光單元的數量，眾多的感光單元（圖元）排列在一起就能夠接受一個平面的光學資訊，一定面積中數量越多，畫面也就越清晰。
第一代CMOS並沒有採用什麼“背照式”、“堆疊式”等技術，我們通常將其稱之為“前照式”，這種CMOS在圖元區域和最上方的鏡片間還有一層金屬排線，這層金屬會在每個圖元上留出一個孔供光線進入，但是這種結構終究多了一些阻擋，每個圖元就像是在井內看天空一樣，受到了阻擋，所以成像效果並不能讓人滿意。
為了解決這個問題，自然而然地想法就是去掉圖元區域上方的金屬排線遮擋，”背照式“CMOS隨之而來，其實使用的是一個非常直接的思路：將金屬排線從圖元區域上方移到了下方，失去了遮擋的圖元區域自然像脫了韁的野馬，成像實力大大提升。
那麼如果還想提升成像，還能怎麼辦呢？索尼又想到一句至理名言：“底大一級壓死人”，現在相同面積的基板上，“背照式”CMOS的圖元區域僅占整個感測器一部分的面積，其他一部分都是“處理回路”，也就是管理圖元區域的部分。如果能夠把整個CMOS的面積都利用成為“圖元區域”，那麼成像就能進一步提升。所以“背照式”就應運而生了，索尼將“處理回路”部分移到了圖元區域下方，用
電路板
取代了之前的支撐襯底，由此換來了更大的感光面積，帶來了更好的畫質。
到此為止，在智慧手機能夠使用的CMOS體積上，索尼已經將畫質提升到了結構、體積限制下能夠達到的極致，接下來該如何升級呢？索尼給出的答案是用三層堆疊CMOS來提升拍照過程中的處理速度。
畫質已達極致，接下來的突破口就是速度
之前的“堆疊式”CMOS其實是雙層結構CMOS，三層CMOS在這一基礎上又增加了一層DRAM緩存，DRAM作為現在速度最快的資料存儲、傳輸介質，能夠極大地提升影像感測器的資料讀出，以前手機連拍、視頻畫質不夠、速度不快、視頻幀數低等問題都能通過三層CMOS完美解決，有了這層DRAM緩存，手機終於能夠將現在CMOS的全部潛力完全榨幹，不僅在靜態圖片上得到極高的畫質和拍照體驗，視頻和連拍同樣如此。
我們一起來看看三層CMOS的讀出速度究竟有多快，對於一張1930萬圖元的照片來說，IMX318作為傳統堆疊式CMOS，從圖元區域傳輸到ISP中進行資料處理需要1/30s，這種速度會造成輕微的失真，類似於視頻拍攝中的果凍效應，而三層CMOS的這一過程僅需要1/120s，速度是IMX318的四倍，兩者失真的比較下圖很明顯。
而在視頻拍攝過程中就能夠通過數位直觀感受到兩者的區別了，IMX318支援1080p的視頻錄製最高僅有120fps，也就是一秒120幀，而三層堆疊CMOS可達1000fps，差距有誇張的八倍，4K視頻錄製IMX318為30fps，三層堆疊CMOS則為60fps。這意味著採用新CMOS的手機可以拍攝比之前的手機慢8倍的慢動作視頻，堪比專業高速攝影機。
手機影像體驗打開了新世界的大門
綜合上面的分析來看，對於單張照片來說，三層堆疊CMOS對於我們平時單張照片的拍照畫質可能提升有限，可能在實際使用過程中我們會體驗到更快的拍照體驗，但是這項新技術真正打開的是手機視頻拍攝的新世界大門。
其實在之前，我們已經能夠感受到手機視頻拍攝在平時使用過程中越來越大的比重，延時攝影、慢動作拍攝和動態照片等功能都深受用戶們的喜愛，現在的互聯網社交、媒體也都進入了視頻時代，文字和靜態圖片早已無法滿足人們的資訊獲取速度，未來視頻必將在我們生活中佔據越來越重要的地位。
可惜的是，作為我們最常用的拍攝工具，手機拍攝的各類視頻畫質似乎都很難滿足我們的要求，不過沒關係，現在有了這項新技術，不僅可以換來更高的視頻拍攝幀數，並且每一幀的畫面品質也有望獲得突破，未來的視頻拍攝可能會在這一基礎上有更多新玩法、新突破。不行來看看這段慢動作視頻樣片吧！960fps的視頻放慢到15fps之後依然有非常優秀的畫質表現。
這項技術不禁讓我們想起了索尼RX100M4上搭載的1000fps超高速視頻功能，索尼宣稱其使用的是第三代Exmor RS感測器，想來也是使用了同樣的三層堆疊CMOS技術，現在這項技術被下放到了手機上，看來未來普通卡片相機的日子，是越來越難過了，不僅是靜態照片，現在連視頻拍攝都比不上手機了。
至於搭載這項技術的感測器何時能夠問世，很大概率會是索尼下一代CMOS：IMX400，這顆感測器有效物理圖元為2120萬，單圖元尺寸僅有1.22μm，加入的DRAM層容量約為1 Gigabit（1000 進制），換算後約為125MB（1024進制），採用的4通道信號傳輸架構能夠進一步加快軟體處理和圖像讀取速度。
並且和IMX300一樣，索尼可能會在很長一段時間裡獨佔IMX400的使用權，第一部搭載IMX400的手機會是哪部呢？會不會在MWC 2017上和我們見面？我們拭目以待。