雖然2018年才剛開(kāi)始，但Apple于2017年9月推出iPhone X后，3D感測(cè)等新技術(shù)便成為今年討論度最高的議題。說(shuō)到3D感測(cè)，消費(fèi)者最有印象的大概就是臉部解鎖、Animoji表情偵測(cè)兩項(xiàng)功能。隨著其他手機(jī)廠商也將陸續(xù)跟進(jìn)，之后可望見(jiàn)到非蘋(píng)陣營(yíng)手機(jī)搭載3D感測(cè)技術(shù)，集邦咨詢LED研究中心（LEDinside）預(yù)估，全球行動(dòng)裝置3D感測(cè)市值將在2020年上升至15億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率為209%。
除行動(dòng)裝置外，3D感測(cè)技術(shù)也可見(jiàn)于其他多項(xiàng)應(yīng)用，包含擴(kuò)增/虛擬現(xiàn)實(shí)裝置、車(chē)用領(lǐng)域、無(wú)人機(jī)、生物辨識(shí)、機(jī)器人、游戲設(shè)備、筆記本電腦和居家設(shè)備等。這也意味著有眾多廠商投入3D感測(cè)模塊、零組件、系統(tǒng)或是算法之研發(fā)。筆者列出各研發(fā)領(lǐng)域中主要廠商與其動(dòng)態(tài)發(fā)展，其中包括我們?cè)缫咽熘目萍即髲S和一些耕耘多年也值得關(guān)注的廠商。
3D感測(cè)主要包含幾項(xiàng)技術(shù)：飛時(shí)測(cè)距、結(jié)構(gòu)光、Light Coding和 Stereo Vision，廠商以研發(fā)前兩項(xiàng)居多。
Microsoft, Sony等大廠早已投入TOF飛時(shí)測(cè)距感測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)
TOF主要是透過(guò)光在鏡頭模塊與受測(cè)物體間來(lái)回通行的速度來(lái)計(jì)算出與受測(cè)物體間的距離，而模塊系統(tǒng)中關(guān)鍵零組件包含打出脈沖光的LED或雷射二極管和感測(cè)組件。經(jīng)多年研發(fā)，TOF感測(cè)技術(shù)也漸成熟，主要投入研發(fā)的廠商有Microsoft、Sony、Infineon、 PMD Technologies。
從廠商投入TOF技術(shù)研發(fā)的歷史來(lái)看，外界對(duì)Microsoft著力于3D感測(cè)技術(shù)研發(fā)的第一印象可追溯于2009年Microsoft以3500萬(wàn)美元買(mǎi)下3DV Systems，以及2010年并購(gòu)3D感測(cè)芯片研發(fā)廠Canesta的動(dòng)態(tài)。此后推出的Xbox One游戲設(shè)備中的Kinect即搭載了TOF感測(cè)技術(shù)，讓玩家可以利用手勢(shì)辨識(shí)或語(yǔ)音指令進(jìn)行游戲。
另一大廠Sony，則是在2015年買(mǎi)下比利時(shí)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)公司SoftKinetic和其最知名的DepthSense TOF感測(cè)系統(tǒng)。兩年后，Sony便推出全球最小的TOF感測(cè)組件，僅10微米像素間距，但卻能非常精準(zhǔn)執(zhí)行距離量測(cè)。
同時(shí)，德國(guó)半導(dǎo)體廠商Infineon和PMD Technologies也投入3D TOF感測(cè)組件的開(kāi)發(fā)，使用于諸多應(yīng)用，更合作開(kāi)發(fā)華碩Zenfone AR中的REAL3 TOF圖像感測(cè)組件，包含Google Tango和聯(lián)想Phab 2 Pro中的3D模塊，皆是采用PMD所研發(fā)的模塊。
2017年7月PMD也宣布與中國(guó)新創(chuàng)公司Untouch合作，采用后者研發(fā)的3D手勢(shì)辨識(shí)方案—黎曼平臺(tái)作為CamBoard Pico flexx模塊的中間件，可以讓人們?cè)谑褂眯袆?dòng)裝置過(guò)程中體驗(yàn)更直覺(jué)式的人機(jī)互動(dòng)。
另外，德州儀器也為機(jī)器人、自動(dòng)化建筑等領(lǐng)域研發(fā)了一系列TOF感測(cè)技術(shù)。
其實(shí)，大致看來(lái)，因?yàn)楦袦y(cè)原理和距離計(jì)算方式等因素，TOF感測(cè)技術(shù)許多時(shí)候較常被使用于著重距離或物體偵測(cè)的應(yīng)用中，為其提供量測(cè)距離等數(shù)據(jù)。
結(jié)構(gòu)光感測(cè)技術(shù)由蘋(píng)果供應(yīng)鏈廠商主導(dǎo)
一個(gè)結(jié)構(gòu)光感測(cè)模塊內(nèi)主要包含發(fā)射器和接收器，藉由向受測(cè)物體打出一個(gè)光形，接收物體反射回來(lái)的形變光，再透過(guò)算法來(lái)推算物體深度。而其中，VCSEL的角色便是提升出光集中度并確保光在通過(guò)晶圓級(jí)光學(xué)透鏡和繞射組件后能均勻分布在物體上。
相較之下，以市面上的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)光感測(cè)原理為推算法（推算物體深度），較常用在著重辨識(shí)/識(shí)別的應(yīng)用里。依據(jù)不同算法，一方面可以辨別受測(cè)人或物的特征是否與系統(tǒng)中預(yù)存數(shù)據(jù)相符合，進(jìn)而確認(rèn)是否需解鎖該應(yīng)用裝置，這正是iPhone X的face ID功能，因而，我們可以重新檢視蘋(píng)果的3D感測(cè)模塊供應(yīng)鏈。
蘋(píng)果TrueDepth發(fā)射器模塊中的dot projector、flood illuminator、proximity sensor代表先進(jìn)光學(xué)半導(dǎo)體技術(shù)的集成。VCSEL的部分結(jié)合Lumentum和II-VI的設(shè)計(jì)、IQE的長(zhǎng)晶技術(shù)、Winsemi的切割和AWSC的封裝技術(shù)，而形塑結(jié)構(gòu)光的DOE組件則是由Corning提供材料、臺(tái)積電制造再由采鈺和精材完成后段制程。
接收器模塊則是采用蘋(píng)果原有的700萬(wàn)畫(huà)素相機(jī)和由大立光、STM、同欣電接力制造的紅外線鏡頭。
而蘋(píng)果前一陣子也宣布向Finisar下單，3.9億美元購(gòu)買(mǎi)VCSEL置入無(wú)線耳機(jī)Airpods中，F(xiàn)inisar預(yù)計(jì)在2018下半年開(kāi)始出貨。
Qualcomm搭Himax將成2018年下旬觀察焦點(diǎn)
除此之外，今年又將有另一條3D感測(cè)供應(yīng)鏈浮出臺(tái)面，成員包含：Qualcomm、Himax，再另外搭配潛在VCSEL供貨商Lumentum或ams旗下的Princeton，可以期待將有搭載Himax研發(fā)的WLO、DOE組件與Qualcomm自家運(yùn)算芯片和算法的3D感測(cè)模塊上市。至于VCSEL的來(lái)源目前推測(cè)可能是具有生產(chǎn)6英寸晶圓能力的Princeton或Lumentum，兩者其一。Qualcomm和Himax陣營(yíng)的3D模塊最快可能在下半年推出的Android手機(jī)中可以見(jiàn)到真面目。
3D感測(cè)需要的技術(shù)繁復(fù)，舉凡算法、芯片、光學(xué)組件都必須符合高效、高規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，可以想象這背后投入的廠商數(shù)量何其多，未來(lái)幾年更會(huì)越來(lái)越多，參與的廠商類(lèi)別也會(huì)越來(lái)越多元。
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