【前言】

在多次“预告”（传闻）之后，索尼终于正式发布A9微单（ILCE-9）。作为微单产品首个“9”字产品，A9标志着索尼微单进入到更高阶产品领域——这款产品的官方定价为31999元，预计5月底上市。

索尼A9的主要亮点

全画幅约2420万像素堆栈式CMOS

BIONZ X处理器+前端LSI

标准感光度ISO 100-51200

扩展感光度ISO 50,204800

支持无压缩14bit RAW

5级5轴机身防抖

693点自动对焦覆盖93%屏幕范围

（APS-C裁幅时可用最多299点）

最低对焦亮度-3EV

每秒60次对焦测光

1/32000秒电子快门

20张/秒无黑屏高速连拍

可一次拍摄241张RAW文件

368万像素电子取景器

3.0英寸144万像素翻折触摸屏

支持机内4K全采样

支持1080 120p高速记录

双SD卡插槽（其中1个支持UHS-II）

2.2倍容量的新电池

提供有线网络接口

重量673g（含电池、存储卡）

 以上引用自XXX@相机笔记 的推送内容。

这也算是有史以来严格意义上的全画幅无反相机（全靠集成的片上式对焦模块）第一次硬刚以往被单反相机统治的“速度旗舰”领域——也就是1DX2、D5这种机型的目标用户。A99M2虽然也具有一定的技术指标，但终究还是靠独立的相位检测模块+半透膜来实现的，跟这次A9相比，意义还是大不一样。

那么，A9是凭借什么来有如此自信的资本？无反速度机会是以后的未来吗？且看兰拓菌为大家带来的独家深度解析——包您满意。

 

 

【以旗舰之名】

这一段我们要讨论的一个问题就是：为什么速度机总是高高在上，定价高昂，难道做高速连拍真的有这么难吗？

答案就是：有。实际的难点分为两个部分：

1、机械结构能不能在高速下保持稳定运转

2、图像传感器是否能做到如此高的读取速率

先说问题一。虽然现在“单反药丸”的呼声一浪高过一浪，但不可否认的一个现实就是，高速反光镜和高速快门帘仍然是一种处于民用精仪机械尖端的器件，能做到一秒钟拍打10~14次，每次都能精确的复位（否则会影响实时追焦的稳定性）并没有大家相当然的那么容易。包括机械快门组件也是——可能从胶片机时代玩过来的粉丝会有印象，当年国产仿造美能达的胶片相机，快门帘也只都是能用水平，实际寿命只有2000-5000次，提供的最大快门速度也只有1/500这种档位。这也算是我国和日本当年在机械精仪方面差距的一个小缩影。

△佳能EOS 1DX Mark II反光板的复杂结构

对各种制造行业略有了解的同学可能都知道，电子方面超车容易，但是机械想超真的需要积累——实际上，直到索尼单反里定位相对高端的A700，虽然画幅只是APS-C，连拍速度也只有5fps。或许是索尼自己清楚拼精密仪器自己不是佳能尼康的对手，或许是相机部门也看到了Exmor CMOS结构未来在提速上的潜力，索尼在2010年，Exmor CMOS略显完善之后，推出了第一代“微单™”相机产品——NEX-5C，在没有反光板制约之后其连拍速度做到了7fps，毕竟相对高速反光板来说快门帘的结构还是简单一些。后续NEX-5N在把快门前帘用传感器黑底刷新来电子化之后，连拍速度做到了10fps，至此索尼基本奠定了未来数年的发展方向——机械不行，那我就玩电子化，反正谁能赢我家半导体？

 

 

【征战之路】

那么，想用电子化来绕过机械组件，第一个需要解决的问题就是“怎么实现对焦”——索尼选择的方案就是“片上式相位检测”，原理很简单，用部分像素的半边透镜制造视差就可以了。随后NEX-5R/6加入了这个功能，实际的对焦体验也算是差强人意，毕竟终于可以实现顺滑的追焦和稍微快一些的单次AF了。这算是索尼给传感器提速的第一步——单反能做的，我无反一样能做，而且还要尽量做得更好。

△NEX-6的混合对焦示意

不过，再怎么样，这也只是APS-C。而且相位对焦的加入增加了传感器需要读取和后端需要处理的数据量。这对于传感器的速度提出了更高的要求，相对于单反只需要一心一意高速读出，对焦测光由独立模块完成的轻松，是完全不一样的两个概念。

虽然提出了目标，但问题却不会自己得到解决——既然我已经钦定了反光板药丸，那我要用高速电子器件来弯道超车，弥补我家造不了高速反光板的不足。但是，图像传感器提速也并不是想当然就能提得了的，半导体行业的掣肘三角——面积、功耗和性能，仍然是一个摆在索尼面前的大难题。

尤其是对于大面积、高集成度的图像传感器来说，在面积放大、制程固定的情况下，想提速度的功耗代价甚至会高到一个非常夸张的程度——以纯数字电路为例，同样是14nm，i7 7700k可以轻松的5GHz，功耗不会破百；然而E5 2689 v4想全核睿频3.2G，185W的TDP都不够用。所以一代的A7（包括同时发布的A7R）都完全没有任何能称得上“高速”的特性，A7R甚至连相位对焦和电子前帘都没有，非常的蛋疼。

然而这只是初代机——既然Exmor这种高集成度、全数字化的传感器做了一个良好的开端，那么后续的提速工作也就是水到渠成。

 

 

【向面积要速度】

对于一个固定架构的数字电路半导体体系来说，我要提升它的运行和处理速度，无非就是两种方法：

1、做大规模，八核总比双核快。

2、做高频率，5GHz总比2GHz快。

但是这两种方法都需要一种东西的辅助——没错就是先进的半导体工艺。无论是增加规模，还是提高频率，都会增加整个器件的功耗。更细的制程可以有效降低功耗，也就是可以在固定的功耗限制下做到更好的性能。

然而，先进工艺的代价往往就是良率，一块全幅CMOS面积是864平方毫米，相对于几十到两三百，最大五六百的CPU/GPU核心，良率的代价会大很多。同时数字层之外的部分工作压力很低，老制程反而能更好的保障良品率——君不见佳能500nm的老传感器，数字部分外置，在除了宽容度（传输噪声占主要因素）之外方面的表现，同时代产品当中也还算是不错的嘛。

索尼半导体虽然使用了更先进的制造工艺，但是要把数字部分做大，摆在它面前的一个问题就是：传统CMOS的数字层是放在光电二极管上面的，数字层铺得太大，会影响二极管感光，进而影响整块传感器的高ISO表现。这种情况下，把数字层放到后面，解放光电二极管开口率的背照式（BSI）CMOS，就水到渠成的被用在了A7R2上，使它同时兼具了高速度、高感光和高像素三种特性：

 

△表面照明式与背面照明式CMOS的结构对比

很多人都以为BSI-CMOS的优点在于高感光度表现会好，但是这个基本上只对单像素面积小，需要被数字层和配线占用很多的手机/卡片机传感器成立。到了APS-C和全幅这个级别，只要不是过分的堆数字层，这个影响就微乎其微了。反倒是APS-C面积小，数字电路上高频没那么难，同时2400万像素对于极限速率的需求也没那么夸张，所以同样是照片兼顾视频的准高速机定位，A6500就没有采用BSI-CMOS。

A7R2这块背照式底子（IMX251）速度其实很快，但是高速的快门帘需要占用的体积还是颇大，所以到最后解放它高速特性的其实还是大型机身索尼A99M2——4240万像素@12fps，放到2000万像素这个级别就是差不多25fps，还是有点恐怖的。相比之下，哪怕是数字部分拿出去做的高像素机佳能5DS，也只有5fps连拍，跟1DX是基本一样的总速率。

但是视频就无所谓了，每一帧都是全电子快门刷新，所以A7R2可以做到1500万像素@30fps的裁幅视频超采，这当然也是BSI所带来的福利。

 

 

【BSI的第二次进化】

BSI虽然解决了面积问题，但是频率提升依然受到模拟层的制约，并不能发挥出最大速度。想提高频，最直接的办法就是换用先进的半导体工艺。但我们前面也说了，更新半导体工艺的代价是巨大的，以索尼半导体的这点产量根本上不起最先进的16/14nm这种次时代工艺。找代工？图像传感器（尤其是模拟层）和传统数字电路区别还是挺大的，TSMC之类的企业还真未必做得了这种东西。

那你帮我做个数字层，就跟你做CPU/GPU一样，模拟层和光电管俺自己做，后续堆到一块，不就行了呗？

没错，堆栈式CMOS就是这种产物。其堆栈各层可以分别制造，然后通过TSV之类的工艺技术（但是现在好像已经不用TSV了）结合到一起，工艺灵活性和设计灵活性得到进一步提升，同时也是新黑科技的基石：

△A9上新堆栈式CMOS的基本结构

数字逻辑电路和DRAM都是TSMC轻车熟路的东西啦，随便代工就好了。而且受益于苹果和NVIDIA前期的趟雷，现在864平方毫米的巨无霸型16nm芯片，良率也到了一个可用的程度。所以这种大背景下，这块CMOS的出现其实并不令人感到意外。各位索粉在高呼“索尼XX好”的同时，也别忘了感谢一下你身边购买苹果手机和N卡的用户。

为什么说是BSI的第二次进化？因为堆栈式CMOS本质上也仍然是BSI的一种（数字部分依然是堆在后面的）。

 

 

【速度的价值】

在半导体的速度瓶颈被Exmor（内置ADC使得速度不会受外部电路限制）→Exmor R（背照式结构可以任意扩大数字区域面积不会遮挡PD）→Exmor RS（堆栈式CMOS数字层可以使用最先进的半导体工艺制造来提速）三步走彻底解决之后，A9终于以“全幅微单速度机”的面貌出现在了大家面前。高速CMOS给大家带来的最直观感受就是高速连拍——2400万像素@20fps的速度，已经碾压爆了“用反光板解放CMOS读取压力”的佳能尼康旗舰单反。

但是据我这边知道的消息，这次索尼相机部门明显给这块传感器放了水——单传感器的读取速度据称能够顶到全像素40+fps。但是如果设想一下，如果我们可以拍摄40+fps的2400万像素（长边6K）RAW文件，配合A9这次超大的机身缓存，以及UHS-II的高速，会带来一个巨大的问题：索尼高端一点的，4k 30/60fps，有RAW视频输出功能的电影机全部拜拜吧您呐，别卖了。即使是12bit RAW，6K/40fps，也是大大超越现有入门级电影机的规格水准的，自家产品不可能这么掘自家更高端产品的祖坟，这个倒是可以理解。

据说未来的电影机也会采用这块CMOS，微博@ETPHOTOS做了相应的猜想：

但是传感器的提速带来的好处远不止这些，有一个最近被大家提到最多的点就是：高刷电子快门可以起到类似全域电子快门的低延迟、低撕裂、低果冻效果。

△A9的高速电子快门效果示意

只要足够快，根本就不需要同步刷新——暴力即是优雅这种风格在这款产品上体现得淋漓尽致。相信用过165Hz显示器的同学都有类似的感受，垂直同步是什么？不存在的啦~如果单纯的4k输出，传感器甚至可以走到120fps：当然，处理器是来不及处理这么多数据的，所以堆栈式CMOS里做了一块DRAM，用来存放传感器爆发式的数据流，然后抽取需要的部分进处理器来进行处理。

顺便还解决了一个问题：电子取景器的流畅度。只要配合高刷新电子取景器，输出个300万像素@200fps的取景信号，可以说流畅取景毫无压力，延迟也不会高过0.5ms——别忘了本身OLED一大特点就是高刷低延迟。二者一配合，又可以对OVF的一大优势形成相当严峻的挑战了。

当然高速CMOS对于所有功能全压在主传感器上的无反相机，意义肯定不止于以上两点啦，什么高速自动对焦检测（这次提到了60fps）、自动场景识别之类的，传感器的提速可以全方位提升无反相机的使用体验。

这次的20fps连拍也是无黑视无卡顿的，感觉就像是视频截图——这也是高速CMOS带来的福利功能之一。

而且受益于堆栈式可以在决定速度的数字层采用TSMC 16nm FF+这种地球上仅次于Intel的民用级工艺，速度爆炸的同时功耗并没有爆炸——

如果都是比实时取景续航的话，佳能1DX2 38.9Wh的巨大电池只能提供390张续航，而A9用的新电池容量是大概16Wh，续航是650张。也就是说同样LV取景，A9这块底刷新更快，功耗只有1DX2底子的23%（考虑到单反额外组件的耗电，实际可能会多点）。功耗低才能做得小，才能塞五轴，才能……得半导体者得天下，你以为是说着玩的吗。

 

 

【然而】

以上说的优势，都是索尼半导体的东西。但是具体到A9这款产品上，还是有那么几个点儿，让我感到隐隐的……怎么说呢，不是大问题，但是总归不太舒服：

△来自索尼的官方PDF文件

这个说明言语暧昧，只说了单张电子快门时有14bit；但电子快门连拍呢？不知道。只说了12fps连拍内可以输出“无损”——但是“有损无损”跟具体的“位深”是两码事啊（a7r2的连拍就是12bit无压缩/无损），总感觉有种不好的预感。虽然12bit和14bit差距没有纸面上这么大，但是作为一个旗舰，卖三万多，吹毛求疵一下，应该也算不得过分。

还是但愿索尼不这么搞吧，哪怕12fps下可以用无损14bit，可用性也会好很多。再往上基本就是速度需求/画质其次了，12bit也还好。

再比如吧视频挤牙膏，slog都被阉了——这个原因前面已经说了，可以理解。

以及另一个问题：

A9的双卡槽是UHS-I+UHS-II的配置，并不是双高速卡。而那个低速卡槽的配置，竟然是为了兼容记忆棒……

这都2017年了啊喂，醒醒吧……自家标准固然亲但是这样子很影响需要双卡同步备份RAW+JPG的（比如婚礼摄影）用户啊，再说XQD也是你亲儿子啊，要不要这样……

当然这是现在没有摸到机器之前键盘出来的两个缺点（第一个只是“可能存在的缺点”，第二个是确实的）。当然说缺点不是黑，对于具体的用户来说他有知道这些的权利，只看优点买相机，买回去之后被缺点搞不爽然后卖二手的例子还少么……