【芯歷史】索尼與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“不解之緣”

芯歷史──縱覽國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，挖掘行業(yè)奇聞趣事，以古鑒今，探尋產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展之道。

報(bào)道，近日，索尼公司在CES 2022展會(huì)上展示了Vision S SUV概念電動(dòng)汽車，并稱索尼計(jì)劃成立子公司“Sony Mobility Inc.”以進(jìn)軍電動(dòng)汽車市場(chǎng)。

電動(dòng)汽車已成為異常火熱的領(lǐng)域，除了傳統(tǒng)車廠外，鴻海、百度、華為、OPPO等制造業(yè)或ICT企業(yè)也紛紛跨界，索尼這一老牌科技公司入局也不足為奇。而回顧索尼公司的整個(gè)發(fā)展歷程，從制造出口收音機(jī)/電視機(jī)到成為全球CIS龍頭再到如今的造車，索尼的“一生”都與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著“不解之緣”。

晶體管技術(shù)加“BUFF”

第二次世界大戰(zhàn)后，日本百?gòu)U待興。在少年時(shí)代便已成名的井深大于1945年10月創(chuàng)辦了東京通訊研究所，即索尼的前身。次年，25歲的盛田昭夫在井深大的邀請(qǐng)下加入共同運(yùn)營(yíng)，并把研究所更名為東京通訊工業(yè)株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱東通工），，主要業(yè)務(wù)是磁帶錄音機(jī)的制造和銷售，井深大負(fù)責(zé)技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)，盛田昭夫則負(fù)責(zé)銷售和企業(yè)管理。

索尼創(chuàng)始人盛田昭夫（左）和井深大（右）

在成立初期，業(yè)務(wù)來(lái)源單一加之經(jīng)濟(jì)形勢(shì)不穩(wěn)定，東通工的發(fā)展不盡人意。直到1948年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出晶體管，東通工在三年后也開(kāi)始瞄準(zhǔn)這一技術(shù)。1953年，盛田紹夫從美國(guó)的西屋電氣引進(jìn)了晶體管技術(shù)，并思考怎樣替代體積大、耗電高的真空管。

1955年，東通工推出了日本第一臺(tái)晶體管收音機(jī)“TR-55”，小巧、便攜的特點(diǎn)使其大賣，該公司的運(yùn)營(yíng)也漸入佳境。時(shí)間來(lái)到1958年，“TR-610”為其打開(kāi)海外市場(chǎng)，東通工也于同年更名為Sony（索尼），由拉丁文“Souns”以及古英文詞“Sonny-boy”組合而成，意為“以聲音起家的可愛(ài)頑皮孩子”，并沿用至今。

在售賣收音機(jī)的同時(shí)，索尼也開(kāi)展了黑白電視機(jī)業(yè)務(wù)，于1960年推出了世界上第一臺(tái)晶體管電視機(jī)TV8-301，其內(nèi)部含有23個(gè)晶體管、15個(gè)二極管以及2個(gè)高壓二極管。

1968年，索尼推出了基于“特麗瓏”（Trinitron）顯示技術(shù)的KV-1310電視，此項(xiàng)技術(shù)由井深大親自加入研發(fā)，使得CRT電視的亮度、色彩以及色彩純度有了質(zhì)的飛躍，由此風(fēng)靡全球，索尼僅用三年時(shí)間就還清了銀行的巨額開(kāi)發(fā)債務(wù)，其也成為了CRT電視時(shí)代的王者。而后液晶和等離子技術(shù)的出現(xiàn)沖擊了CRT電視市場(chǎng)，索尼于2005年創(chuàng)立了“BRAVIA”液晶電視品牌。

其實(shí)索尼不僅在收音機(jī)、電視業(yè)務(wù)上大放異彩，隨身聽(tīng)、便攜式DV和CD唱片、PlayStation游戲機(jī)也都成為了該公司的代名詞。

“稱霸”全球CIS市場(chǎng)

除了上述業(yè)務(wù)外，CMOS圖像傳感器（CIS）是索尼半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的重要代表。多年來(lái)，索尼一直是全球CIS市場(chǎng)的頭號(hào)玩家，并拿下了近半數(shù)的市場(chǎng)份額。

CIS得益于體積小、成本低等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用在手機(jī)、安防、汽車等場(chǎng)景，索尼也于2000年率先入局并于6年后實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

不得不提的是，索尼的背照式CIS和堆疊式CIS引領(lǐng)了兩次CIS技術(shù)的變革。在推出背照式CIS之前，索尼研發(fā)了名為“Exmor”的芯片，用于片上模擬到數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，即由傳統(tǒng)的外置ADC升級(jí)為內(nèi)置ADC，可在低頻率下運(yùn)行且能夠有效減少噪聲，并實(shí)現(xiàn)高速提取。另外，Exmor發(fā)出的是數(shù)字信號(hào)，抗干擾性更好。IMX035是此系列推出的首款產(chǎn)品，應(yīng)用于安防領(lǐng)域。隨后Exmor技術(shù)被索尼迅速推廣到相機(jī)等電子領(lǐng)域。

在實(shí)現(xiàn)內(nèi)置ADC后，索尼于2008年推出了采用背照式技術(shù)的Exmor R傳感器，蘋(píng)果iPhone 4s的發(fā)布讓Exmor R傳感器名聲大噪。

2012年，索尼發(fā)布第一顆雙層堆疊CIS，產(chǎn)品命名為“EXMOR RS”， 將圖像傳感單元和邏輯控制單元分別做在2片晶圓上，并通過(guò)TSV（硅通孔）封裝技術(shù)將傳感單元與邏輯控制單元互連；2017年，索尼首顆三層堆疊 CIS在ISSCC會(huì)議上亮相，包含圖像傳感單元、邏輯控制單元(ISP芯片)、DRAM芯片，在性能上再次實(shí)現(xiàn)了革新，能夠拍攝 120fps的高幀率圖像，并能提供 960fps的FHD 超級(jí)慢動(dòng)作回放。

2021年12月16日，索尼全球首發(fā)雙層晶體管像素堆疊式 CIS 技術(shù)，新技術(shù)不僅使得獨(dú)立優(yōu)化光電二極管和像素晶體管架構(gòu)成為了可能，從而使飽和信號(hào)量相較傳統(tǒng)圖像傳感器增加約一倍，同時(shí)還能增加放大晶體管的尺寸，從而大幅降低在昏暗場(chǎng)景下的噪點(diǎn)問(wèn)題。

除了在技術(shù)上搶先布局外，索尼也在產(chǎn)能方面下足了功夫。2015年，索尼宣布將以190億日元(約合1.55億美元)收購(gòu)東芝的圖像傳感器業(yè)務(wù)，包括東芝旗下300毫米晶片生產(chǎn)線的制造設(shè)施、設(shè)備和相關(guān)資產(chǎn)；2021年11月，索尼稱將出資5億美元與臺(tái)積電合作在日本熊本建立一座晶圓代工廠，該廠計(jì)劃在2022年破土動(dòng)工。

跨界“玩”起了造車

如今跨界造車似乎已成為一種潮流，索尼也爭(zhēng)相入局。日前索尼CEO吉田憲一郎在CES 2022上展示了Vision S SUV概念電動(dòng)汽車，并稱索尼計(jì)劃成立子公司“Sony Mobility Inc.”以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車商業(yè)化。

吉田憲一郎表示，Vision-S SUV原型車是在安全、適應(yīng)性和娛樂(lè)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，車輛內(nèi)部和外部一共安裝了40個(gè)傳感器來(lái)保障安全，同時(shí)可以為每個(gè)用戶個(gè)性化定制座艙。另外，憑借5G網(wǎng)絡(luò)，Vision-S可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)系統(tǒng)和云端之間的高速、高容量和低延遲的連接，它將出行變成了一個(gè)娛樂(lè)空間，其中包括游戲體驗(yàn)和音頻。

事實(shí)上，索尼在造車這件事上早有布局。早在2017年，索尼便發(fā)布了電動(dòng)概念車 SC-1，不過(guò)卻淹沒(méi)在眾多造車新勢(shì)力信息中，并未引起太大的波瀾；2020年，索尼的電動(dòng)轎車Vision-S 01在奧地利開(kāi)始了路面測(cè)試，對(duì)車內(nèi)外安裝的圖像和傳感技術(shù)的安全性以及人機(jī)界面(HMI)系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試；隨后又于2021年4月開(kāi)始了5G環(huán)境駕駛測(cè)試。

與此同時(shí)，索尼在汽車傳感器上也持續(xù)研發(fā)。去年11月29日，索尼推出了首款車用高性能傳感器“激光雷達(dá)（LiDAR）”，有望在今年3月開(kāi)始對(duì)外供貨。該款產(chǎn)品型號(hào)為“IMX459”，其在對(duì)角線6.25毫米的芯片上搭載約10萬(wàn)個(gè)10平方微米的像素，支持應(yīng)用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛（AD）系統(tǒng)，能以15厘米的距離分辨率實(shí)現(xiàn)高精度、高速度的測(cè)量，測(cè)距可達(dá)300米。

值得注意的是，2016年，索尼斥資2.12億美元收購(gòu)了以色列半導(dǎo)體芯片公司Altair，該公司專注于RF天線、LTE基帶，并將其更名為“索尼半導(dǎo)體以色列分公司”。2020年8月，索尼發(fā)布高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收器芯片，除了應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備領(lǐng)域外，這類芯片或許會(huì)為汽車服務(wù)等領(lǐng)域提供精準(zhǔn)定位和穩(wěn)定通訊功能。

結(jié)語(yǔ)：從索尼的發(fā)展中可以窺見(jiàn)技術(shù)研發(fā)以及市場(chǎng)前瞻的重要性，不過(guò)其道路也并非是一帆風(fēng)順的，也經(jīng)歷了2008年全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)、連年業(yè)績(jī)虧損導(dǎo)致賣掉總部大樓、2019年不得已停止向華為供貨等至暗時(shí)刻。好在，敢于創(chuàng)新和突破的索尼總是能及時(shí)調(diào)整運(yùn)營(yíng)策略，并正積極走向一條復(fù)興之路。

（木棉）

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