La Nikon Z9 e le figlie sue (speculazioni)

Sono le parole del management Nikon : stiamo rivedendo un momentum Nikon D3

Ricordiamo bene la torrida estate del 2007 e l'annuncio a sorpresa della prima Nikon digitale full-frame, poi resa disponibile a fine anno.
Nikon era in piena ritirata. Io stesso ricordo la frustrazione totale una sera la palazzetto della pallacanestro Varese con la D2h.
Rispetto alle Canon 1D non c'era confronto. Risoluzione doppia, due stop (almeno) di gamma ISO in più, tenuta dei colori oltre 1600 ISO a dir poco improbabile.
Insomma una pena.

Ma arriva la Nikon D3 e le cose cambiano. Per Nikon che recupera terreno, per noi che finalmente rivediamo i nostri obiettivi riacquistare l'angolo di campo originale.
Il momentum D3 si completa con la D300, che surclassa ampiamente la pur onesta D200, proponendosi come "piccola D3" per lo sport in formato DX.
E nel corso del 2008 il lancio, altrettanto inatteso di D700 prima, in pratica una "mini D3" full-frame venduta intorno ai 2000 euro (meno della metà della D3) e alla fine dell'anno, l'ammiragliona D3x che con la D3 condivideva il corpo ma incorporava un sensore dalla risoluzione - inaudita per allora - di 24 megapixel.

Una formazione invidiabile che per anni e con svariate iterazioni ha tenuto il mercato.

E' possibile che la ripetizione di quei "formidabili anni" possa avvenire per il solo tramite della fantastica Z9 ?
Benché venduta ad un prezzo inatteso ci pare improbabile.
E, ammettiamolo onestamente, non crediamo che Z6 e Z7 possano essere migliorate con l'attuale hardware per mezzo di interventi firmware tanto rivoluzionari da permettere loro di sostituire D700 e D3x.

Quindi come si muoverà Nikon nel 2022 ?

Sicuramente le strategie sono già state definite perchè, con buona pace dei chiacchieroni di Youtube la pianificazione di un nuovo modello non avviene dall'oggi al domani ma richiede almeno 18-24 mesi se l'hardware è già disponibile. Ma ci vogliono anche 4-5 anni se si deve sviluppare anche il sensore e l'elettronica relativa.
Ma a noi chiaramente non è dato di saperlo.

Cosa rende speciale la Z9 rispetto alle altre Z ?

Essenzialmente la combinazione di :

• nuovo sensore stacked ad alta velocità
• nuovo processore Expeed 7 che secondo Nikon è 10 volte più veloce dell'Expeed 6 che montano le altre Z
• un flusso di dati ottimizzato dalla lettura delle informazioni del sensore verso il mirino e verso il motore di elaborazione immagini

_{dettaglio della scheda madre della Nikon Z9 con il suo processore principale Expeed 7}

il resto è software con il video - oggi comunque molto importante - a corollario di potenza di calcolo e velocità di lettura del sensore ma è anche un corpo sovradimensionato, robusto e soprattutto progettato per dissipare bene il calore prodotto dall'elaborazione dei dati in tempo reale necessario per consentire che tutte queste premesse siano realistiche.
Chi di noi usa schede CFExpress sa bene quanto questi dispositivi diventino roventi nell'uso. Lo stesso vale per processore e sensore quando vengono sfruttati a fondo.

Che cos'è un sensore stacked ?

O sensore impilato come si dovrebbe dire in italiano.
A differenza di un sensore di immagini tradizionali, è un sensore composto da più strati di microchip sovrapposti, sotto a quello dei fotodiodi di cattura della luce.
Il processo di produzione è più elaborato perchè necessita di stampe microlitografiche successive su tagli di wafer diversi che poi devono essere sovrapposte ed incollate previo allineamento di precisione.
Anche se robotizzato il ciclo comporta costi più che doppi, specie considerando che gli scarti di sensori "venuti male" per le complicanze del processo, aumentano.

questo è lo schema del primo sensore stacked utilizzato da Sony nella Sony a9 già nel 2017.
Notiamo il primo strato dei fotodiodi, poi lo strato della memoria, infine quello sottostante della logica di controllo (convertitori AD e DA, connessioni, controller).
Tre strati sovrapposti a differenti precisioni di incisione (65 nm, 30 nm, 40 nm) quindi diversi proprio come layout, da ritagliare dal wafer di silicio, sovrapporre, allineare, incollare, cablare e testare.

Una fettina di wafer di silicio ancora da lavorare

 e uno già litografato 

da cui vanno ritagliati tutti i chip/sensori o qualsiasi cosa sia stata stampata sopra.
Immaginate il processo ripetuto per i tre strati.

I costi infatti hanno limitato l'uso di questi sensori alle sole ammiraglie Sony (a9, a9 II e a1) e alle nuove Canon R3 e Nikon Z9.
Mentre tutte le altre macchine, anche quelle di fascia alta come Sony a7R IV, Canon R5 e Nikon Z7, impiegano normali sensori non "impilati".

Ma l'anno scorso sono stati introdotti processi nuovi e soprattutto stepper (gli scanner che stampano i chip sui wafer di silicio) capaci di lavorare su piste più ridotte anche in questo campo.
Ciò ha permesso prima di ricavare tutta la logica di controllo insieme alla memoria di buffer in un solo strato aggiuntivo e poi di permettere l'allineamento e l'incollaggio wafer su wafer, prima del ritaglio dei singoli dispositivi (che avviene per sabbiatura).

Nikon ha presentato la scorsa primavera un sensore speciale stacked ad altissima miniaturizzazione e con due strati specializzati in formato da 1''

e Samsung ha proposto una matrice anche più sofisticata che si avvale di uno strato inferiore a 14 nm al posto dei tradizionali 65, 40 o 30 precedentemente utilizzati.

Gli stepper per fare questi chip sono progettati e venduti da Nikon ai suoi clienti (Sony, Samsung e Tower Semiconductor). Canon fa i suoi che poi impiega nella sua fonderia.

_{uno degli ultimi stepper Nikon, macchinari industriali del costo unitario di qualche milione di dollari, consegnati chiavi in mano da Nikon ai suoi clienti}

Il processo, più efficiente risulta meno costoso ed anche con scarto inferiore, offrendo anche sensori più efficienti.

Ovviamente non c'è letteratura al riguardo ma potrebbe essere la chiave del nuovo sensore della Z9 che non solo è il più veloce (è stato calcolato che abbia un tempo di lettura di ~3,7 ms e del tutto paragonabile ad un otturatore meccanico da ammiraglia) ma ha consentito anche a Nikon un prezzo abbastanza aggressivo.

_{il blocco sensore della Nikon Z9 con l'armatura di raffreddamento, i filtri ottici, le microlenti e le piattine di connessione.}

Processo scalabile ?

Si, certo, la produzione dei sensori così come dei microchip ha costi fissi di impianto che poi possono essere ridotti con economie di scala (ovvero con il riutilizzo degli stessi in più apparecchi).
Quindi l'eventuale inserimento del sensore della Z9 in macchine derivate potrebbe consentire di proporre sul mercato macchine più economiche, ammesso che Nikon abbia la capacità industriale di soddisfare le richieste (mi dicono che i preordini della Z9 siano elevati almeno quanto quelli della D850 se non addirittura della D700).

Ma è imprescindibile che le prestazioni del sensore debbano essere assecondate da elettronica e sistema di memoria di massa, non si scappa.
Così come il fatto che ci vuole un raffreddamento che i corpi di Z6 e Z7 probabilmente non possono consentire.

Quindi sarebbe necessario un corpo nuovo, intermedio tra quelle e la Z9, dimensionato adeguatamente dove inserire Expeed 7 e sensore.
Nel caso di una macchina in formato DX - idealmente la replica mirrorless di D300 e D500 - avremmo un ulteriore risparmio nello scalare il sensore in un formato più piccolo che industrialmente consente costi ancora inferiori per una resa superiore di ogni stampata del wafer che possa sopportare uno scarto percentuale inferiore.

Ma non siamo più nel 2007-2008

E il mercato da posizionamenti differenti tra i principali produttori di mirrorless che facilmente crea interferenze diverse.

Una ipotetica Z8 da 45 megapixel, limitata per motivi industriali e di posizionamento economico rispetto alla Z9 si scontrerebbe con la presunta richiesta di una macchina a più alta risoluzione.
Che potrebbe essere la Z7 III accettando in quella un sensore non stacked ma a più alta risoluzione dei 45 megapixel che stanno diventando lo standard anche tra le ammiraglie.

Insomma, le ipotesi sono tante e non ci sono rumors al riguardo ma siamo sicuri che i piani saranno definiti appena le luci della Z9 saranno passate dalla ribalta della presentazione della scorsa settimana agli effettivi feedback dei primi pochi fortunati che potranno averla in mano per utilizzarla sul campo.

I tempi sono maturi per un cambio deciso di marcia con la definitiva messa in pensione delle reflex.
Un passaggio che però potrebbe vedere una rapida obsolescenza da parte di modelli Z ancora recenti e prestazionali ma non all'altezza della stessa concorrenza interna.
Sinceramente non invidio chi dovrà prendere le decisioni nella stanza dei bottoni al più alto livello dentro Nikon Imaging ...

... ma noi attendiamo con viva curiosità le prossime mosse, certi di una offerta di prodotti sempre più all'altezza di aspettative che solo qualche anno fa erano pura fantascienza.