3D传感市场多方混战，谁是最后赢家？

2018-03-21 14:00:11 来源: 官方微信

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一下子，3D传感市场突然就热闹起来了，不仅芯片大厂接连推出新品，新创公司也陆续加入战局，转眼3D传感就变成了红海市场，战云密布。

然而3D传感的确是一个深具潜力的技术，不仅智能手机可以搭载，AR和汽车也都有运用的空间，其市场其实正处于起飞期，究竟会达到什么样的规模其实还很难估计。

根据集邦科技（TrendForce）的调查分析，光在移动设备上的3D传感模组市场产值就出现了跳跃式的成长，市场规模预计将从2017年的15亿美元，成长到2020年的140亿美元，年复合成长率为209%。未来若AR和汽车也开始逐步采用3D传感技术，则相关的元件市场更会呈现倍数的成长，因此相关的供应链无不加紧研发或者扩增产能。

本篇报导就整理了近期相关业者的产品与技术布局状况，让读者对当前3D传感市场的发展有所知悉。

低成本、高精度ToF技术成应用主流

首先得先介绍一下时差测距（time-of-flight，飞时测距）技术。不同于使用2D图像来推算3D资讯，ToF是透过红外光在空气中的飞行时间，计算出目标体的距离。ToF技术也是机器视觉工业的重要里程碑，因其只需要使用低成本的CMOS传感器和主动光源技术就能提供3D场景的距离景深资讯。

此外，不同于单点逐点扫描方式，ToF是每个图元都能测量对应目标体的亮度和反射回来的到达时间，从而计算出该点对应的距离景深。ToF提供了视角范围内场景的整个分辨率的距离景深资料。该技术结构简单，容易使用，不依赖环境光，且兼具高精度和高帧率。

图一: ToF的技术原理（source: terabee . com）

Lumentum收购Oclaro 龙头地位更加稳固

3D传感器的龙头美商Lumentum，在3月12日正式收购光通讯创新解决方案供应商Oclaro，更加奠定了其3D传感市场一哥的地位。

Lumentum目前是苹果的VCSEL技术的独家供应商，更是3D传感器市场的指标业者。该公司为3D传感应用提供了一系列全面的雷射二极体产品，包含边缘发射的雷射二极体，光纤耦合雷射二极体，以及当前火红的VCSEL。

在今年的美国西部光电展（SPIE Photonics West）中，Lumentum与合作伙伴Himax展示了针对移动设备平台的Face ID面部辨识的应用。Himax在其SLiM模组中采用了Lumentum的雷射二极体，晶圆级光学器件（WLO），和衍射光学元件（DOE）。

另一家3D感应合作伙伴Orbbec在其Astra Mini相机中使用Lumentum雷射二极体。这款高度紧凑的平台非常适合各种设置，包括手势控制，机器人技术，3D扫描，以及能运用至从学校到工业环境，甚至零售场所的移动设备的点云（point cloud）应用的开发。

Occipital则将Lumentum的雷射技术运用在其Bridge混合实境的头戴设备上，让用户可以将虚拟内容与其真实世界环境无?连结。

老牌雷射光学厂Finisar今年将大秀VCSEL技术

Finisar是全球最大的光通信器件产品的供应商，旗下产品同样横跨消费性与工业应用，而其VCSEL技术同样拥有一定的市场占有率。

在今年的美国西部光电展上，Finisar也展示了用于深度感应应用的VCSEL技术，能在消费性电子设备上实现3D面部识别的应用。此外，该公司还将推出新型高速光电探测器，并从其测试和测量产品组合中展示WaveSource可编程雷射技术。

图二: Finisar在VCSEL技术已研发超过二十年，其在1996年就首次实现商业化。

Finisar的3D传感辨识技术同样是使用了结构光和ToF深度传感技术，能为消费性电子和自动驾驶车辆提供了许多新的应用，包括3D面部辨识，扩增实境（AR）和汽车电子LIDAR的应用。

事实上，Finisar在VCSEL技术已研发超过二十年，其在1996年就首次实现商业化，从那时起，Finisar便不断研发，设计和制造该产品技术，并拥有领先市场的效能。而Finisar更表示，在今年稍晚将会发表极具竞争力的VCSEL参考设计。

英飞凌携手pmdtechnolgies AG 主打手机辨识

虽然没有自有3D传感器技术，但英飞凌（Infineon）找了一个相当强大的合作伙伴：pmdtechnolgies AG，共同合作推出新一代3D影像传感芯片解决方案，专门针对有传感需求的移动设备，提供非常小尺寸且高效的传感与辨识功能。

这款传感芯片采用飞时测距（ToF）技术，内建英飞凌的REAL3处理芯片，是全球最小巧的摄影机模组，面积不到12mmx8mm，并内含接收光学元件与VCSEL（垂直腔面发射雷射）照明。

英飞凌指出，该款芯片集结了德国与奥地利两地团队的专业知识，于德国慕尼黑和奥地利格拉兹研发，并在德国德勒斯登生产。而相较于其他3D传感原理（例如：立体光或结构光等），ToF技术在电池供电的移动设备能提供更佳的效能、尺寸、及功耗表现。

图三: 英飞凌与pmdtechnolgies AG，共同合作推出新一代3D影像传感芯片解决方案。

跳脱消费性市场ams前进车用市场

奥地利微电子（ams AG）一直是传感器市场的佼佼者，其传感器产品也早早就打进苹果（Apple）供应链中，但为持续巩固其领先位置并于3D传感市场占据一席之地，在去年就并购了VCSEL厂Princeton，强化其供应链与产能，也与其他的零组件业者结盟，扩大其市占率和应用版图。

为了拓展中国汽车市场，ams与中国舜宇光学科技集团（Sunny Optical Technology子公司宁波舜宇光电信息（Ningbo Sunny Opotech合作，共同开发和行销3D传感影像方案，以供应中国和全球其他地区的移动设备与汽车应用OEM市场。

ams在新闻发布里指出，这项合作结合了双方在光学传感与影像空间的技术，为OEM和系统供应商提供吸引人的3D传感方案，加速高效能3D影像系统的上市时程。

根据双方的合作内容，ams和宁波舜宇光电将合作为3D传感应用开发影像方案，并提供相关软件和演算法。这项伙伴关系聚焦于全球OEM移动设备与智能型手机商机，以促成创新的3D消费者应用，并且将延伸至汽车3D传感影像系统商机。

意法半导体推出世界最小的ToF模组主打小型应用

而同样看好3D传感器市场的商机，意法半导体（STMicroelectronics；ST）近期也发布了第二代镭射测距传感器VL53L0。新款传感器同样基于其市场知名的FlightSense技术，能实现更快、更远、更精确的测距功能，大幅提升手机和平板电脑的拍照性能，为机器人、使用者辨识、无人机、物联网和穿戴式设备市场开拓新的应用机会。

ST指出，这款VL53L0传感器尺寸仅有4.4 x 2.4 x 1mm，是世界上最小的ToF模组，同时还是首款整合了940纳米制程的VCSEL光源、SPAD 光子检测器和先进微控制器的测距传感器。

VL53L0能够在一帧画面内完成全部测量操作，用时通常小于30ms，距离小于2米，能大幅改善拍照系统在摄像和连拍模式下瞬间对焦的性能，甚至在低光或低对比度场景中保持同样的性能表现。此外，由于测距精确度非常出色，VL53L0还可提升智能手机应用性能，包括双摄像头深度图（dual-camera-based depth-mapping）。

图四: ST指出，这款VL53L0传感器尺寸仅有4.4 x 2.4 x 1mm，是世界上最小的ToF模组。

3D传感技术新创公司：上海数迹智能科技

中国是3D传感器业者的重点市场，不仅因其具有庞大的智能型手机市场，同时在汽车、物联网与各式工业应用也具备相当的发展潜力，因此除了国际大厂争相进入外，新创的业者也是陆续展露头角，上海的数迹智能科技便是其中一家。

数迹智能科技主要专注于3D智能模组的研发，提供SmartTOF系列3D智能模组，以及针对VR/AR，机器人，无人机等产业的整合解决方案。根据该公司的简介，他们已与国际级的3D传感器厂商合作，目前拥有多项技术专利，也已有数项的合作成果。

该公司的产品包含一款SmartToF 3D（TCM-E2系列）镜头模组，也是采用TOF技术的CCD深度传感器，尺寸小于35mm，输出可达320x240 @ 60fps，测距范围可达8公尺，测量的精度可达毫米级。此外，抗环境光达130Klux，可室外使用，也能依据客户的需求客制化，并提供SDK跨平台（Windows /Linux /ROS/Android）支持。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1534期内容，欢迎关注。