Ekonomija digitalnog senzora

Zašto su veliki senzori neproporcionalno skuplji od malih?

Prelazak s filmskih na digitalni SLR format kod većine je fotografa uzrokovao jedan ozbiljan problem, gubitak funkcije njihovih širokokutnih objektiva. Naime zbog toga što DSLR aparati uglavnom imaju senzore manje površine nego što je to bila površina filma, mijenja se vidni kut objektiva pa širokokutni objektivi više ne zahvaćaju toliko široki kut. Rješenje je kupiti aparat koji ima senzor s aktivnom površinom jednako velikom kao što ju je imao i film. Takvi su aparati zbog toga što pokrivaju cjelokupnu površinu koju je nekad pokrivao 35 mm film dobili naziv "full frame" no iz nekog su razloga ti aparati izuzetno skupi. Jedan od najvećih krivaca za takvu cijenu je cijena digitalnog slikovnog osjetila - senzora.

Kao i svi poluvodički sklopovi digitalni se optički senzori izrađuju iz takozvanih "wafera". Pročišćeni polikristalni silicij zagrijava se sve dok ne postane talina te ga se lijeva u šipke promjera između 10 i 300 mm. Te se šipke dijamantnom pilom narežu na tanke kriške - wafere. Dodatnom se obradom waferi čiste i poliraju, a nakon toga izlažu kisiku kako bi se na njihovoj površini napravio sloj silicij dioksida. Nakon toga se na površinu nanosi fotoosjetljivi film te se postupkom fotolitografije izrađuje poluvodički sklop.

Na žalost waferi imaju u sebi određene greške u kristalnoj rešetci koje uzrokuju manjkavosti proizvedenog sklopa. Što je wafer veći vjerojatnost da će imati više grešaka je veća.

Pogledajmo jedan primjer. Iz istog wafera pokušajmo izraditi velike i male senzore. Ako naš wafer ima 4 greške u kristalnoj rešetci od 8 mogućih velikih senzora samo će 4 biti ispravna, što dovodi do korisnosti proizvodnje od samo 50%. No proizvodimo li iz tog istog wafera male senzore od 16 mogućih senzora 12 je ispravnih što daje korisnost od 75%.

Gospodin E. J. Peiker koji je radio u industriji poluvodičkih sklopova pokušao je izračunati cijenu izrade digitalnog optičkog senzora i došao je do rezultata da senzor za full frame aparat košta oko 385 dolara, dok senzor za aparat s takozvanim "krop faktorom" od 1,6 košta samo 34 dolara. Cijena velikog senzora premašila je deseterostruku cijenu malog senzora. Ovo je jedan od osnovnih razloga zašto su aparati s većim čipom skuplji od onih s manjim. Naravno da veći čip povlači za sobom i bolje konstruiranu mehaniku. Ogledalo je veće, treba ga bolje kontrolirati, smanjiti efekte udarca kod otvaranja i zatvaranja, veći je i zatvarač, sve treba izgraditi veće, jače i čvršće jer su naprezanja u materijalima veća, a sve to poskupljuje aparat u znatnoj mjeri i zato su aparati se velikim senzorima toliko skuplji od onih s malim. Sve se ovo, naravno, može primijeniti i na cijenu još većih senzora koji se ugrađuju u digitalna leđa.