Apple iPhone X搭載Face ID功能，掀起產(chǎn)業(yè)對(duì)3D感測(cè)的高度關(guān)注，除了Android陣營廠商如華為、小米等預(yù)期將跟進(jìn)，高通與奇景開發(fā)的3D感測(cè)方案也已經(jīng)進(jìn)入實(shí)機(jī)展示階段。
拓墣預(yù)估，至2020年全球智能手機(jī)3D感測(cè)模塊產(chǎn)值將達(dá)108.5億美元。
3D感測(cè)技術(shù)原理
3D感測(cè)技術(shù)最關(guān)鍵也最具挑戰(zhàn)的部分，在于能夠精確的進(jìn)行距離量測(cè)，而各家算法不同形成了專利壁壘，也讓每家3D感測(cè)模塊零組件產(chǎn)生些微差異。目前較常見的感測(cè)技術(shù)包括Stereo Vision、Structured Light及Time of Flight(ToF)。
Stereo Vision透過2個(gè)相機(jī)模塊拍攝影像，進(jìn)行三角測(cè)量法(Triangulation)等運(yùn)算取得物體距離，此方法也是三者中唯一只需RGB相機(jī)模塊，而不用IR模塊技術(shù)。
此外，由于Stereo Vision需進(jìn)行影像運(yùn)算，多數(shù)狀況是需要1個(gè)額外的影像運(yùn)算芯片輔助，所以也有些芯片廠商會(huì)推動(dòng)此技術(shù)發(fā)展。
Structured Light原理是對(duì)空間以獨(dú)特的圖形打出IR雷射，透過雷射散斑(Laser Speckle)獨(dú)特性分析不同區(qū)域的IR距離，獲得景深圖。基本零組件包括IR發(fā)射器、IR相機(jī)模塊與RGB相機(jī)模塊。
Time of Flight原理是透過IR發(fā)射，獲得空間中每一點(diǎn)達(dá)到觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，進(jìn)而推算出距離，然后再得出3D景深圖，因此ToF同樣需IR發(fā)射器和接收器，并配合RGB相機(jī)模塊。
如果單純只是要透過ToF測(cè)量距離，接收器可用單顆感光二極管即可，但如果需要3D景深圖，就得采用感光元件或至少感應(yīng)陣列。
3D感測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈拆解
隨著3D感測(cè)崛起的關(guān)鍵零組件非VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面發(fā)射器)莫屬，其為IR發(fā)射器模塊光源，也是目前ToF和Structured Light等技術(shù)常用的光源。
相較于被取代的LED，VCSEL擁有更佳光束質(zhì)量、較低光束發(fā)散度(Divergence)，能耗也較低。此外，在模塊體積上，VCSEL也比邊緣發(fā)射激光器(Edge-Emitting Laser，EEL)更有優(yōu)勢(shì)。
以結(jié)構(gòu)來說，VCSEL芯片在切割好后，需與其他2項(xiàng)關(guān)鍵元件做封裝：晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭WLO(Wafer Level Optics)和繞射式光學(xué)元件DOE(Diffractive Optical Elements)。封裝好的VCSEL模塊功能作為發(fā)射端(TX)，再與接收端(RX)如紅外線鏡頭搭配，即可建構(gòu)成一套基本的3D感測(cè)系統(tǒng)。
VCSEL利用半導(dǎo)體制程生產(chǎn)，Apple陣營采用6吋砷化鎵晶圓做切割，但目前業(yè)界能達(dá)到6英寸量產(chǎn)的廠商并不多；其他VCSEL供應(yīng)商目前能量產(chǎn)的多數(shù)為4吋、少數(shù)為3吋，使市場整體供需情況緊繃，也連帶影響非蘋陣營導(dǎo)入3D感測(cè)技術(shù)的速度。
以3D感測(cè)技術(shù)供應(yīng)商來看，除了Apple陣營的Lumentum/II-VI外，非蘋陣營中，解決方案較完整(有能力提供模塊)的供應(yīng)商實(shí)際上并不多，目前已出貨3D感測(cè)模塊給手機(jī)廠商的是Google陣營，由德國PMD設(shè)計(jì)IR CIS和Infineon代工，關(guān)鍵的VCSEL由Princeton Optronics提供。
另一個(gè)陣營是Qualcomm和奇景的組合，由Qualcomm提供解決方案和芯片設(shè)計(jì)，奇景提供WLO和DOE等光學(xué)元件。
結(jié)合以上因素，非蘋陣營要跟進(jìn)采用3D感測(cè)模塊的門檻不低，因此如曠視科技提供的平臺(tái)式人臉解鎖，將成為Android陣營克服以上難題的過渡期方案。
從iPhone X開始發(fā)酵，3D感測(cè)商機(jī)無限
觀察3D感測(cè)發(fā)展，過去聯(lián)想與華碩曾推出搭載Google Tango模塊的手機(jī)產(chǎn)品，但市場反應(yīng)有限，直到2017年iPhone X導(dǎo)入TrueDepth相機(jī)模塊，才使3D感測(cè)重新受到市場關(guān)注。
從產(chǎn)品角度來看，iPhone X是支擁有處理AR和AI所需大量運(yùn)算的裝置；在攝影角度上是除了二維信息外，擁有記錄空間概念的裝置，對(duì)光的處理從被動(dòng)走向主動(dòng)；在3D感測(cè)角度上來看，是3D感測(cè)將普及于行動(dòng)裝置的啟始。
現(xiàn)階段市場最關(guān)注的莫過于Android陣營中，誰將率先跟進(jìn)搭載3D感測(cè)模塊，目前呼聲最高的華為預(yù)計(jì)將會(huì)在2018年推出搭載后置3D感測(cè)模塊產(chǎn)品，主要應(yīng)用功能是強(qiáng)化AR功能，并非iPhone X的人臉辨識(shí)，顯示Android陣營將先采取技術(shù)門檻較低的ToF方案。
此外，VCSEL主要供應(yīng)商Lumentum與Apple間存在專利協(xié)議，使得Android陣營若欲在短期內(nèi)跟進(jìn)只能舍VCSEL而擇EEL，然而EEL的光電轉(zhuǎn)換效率較差，且成本較高，這將使Android陣營的3D感測(cè)方案在效率與成本上仍難與Apple匹敵。
據(jù)此，保守估計(jì)2018年最多可能僅有兩家Android廠商跟進(jìn)，包括華為及呼聲亦高的小米，惟生產(chǎn)數(shù)量都不會(huì)太多，所以Apple仍將是手機(jī)3D感測(cè)的最大采用者。預(yù)計(jì)2018年全球搭載3D感測(cè)模塊的智能手機(jī)生產(chǎn)總量將來到1.97億支，其中iPhone就占了1.65億支。
此外，2018年的3D感測(cè)模塊市場產(chǎn)值預(yù)估約為51.2億美元，其中由iPhone貢獻(xiàn)比重就高達(dá)84.5%。
不過，3D感測(cè)模塊帶來的應(yīng)用也不僅只有人臉辨識(shí)，還包括提升相機(jī)表現(xiàn)，甚至帶來人機(jī)互動(dòng)界面革新等，因此若要與Apple競爭，非蘋陣營要大舉跟進(jìn)采用3D感測(cè)模塊的可能性還是很大，長期而言，將有助于3D感測(cè)在智能手機(jī)上的普及。
預(yù)計(jì)至2020年整體產(chǎn)值將達(dá)108.5億美元，而2018～2020年CAGR為45.6%。
3D感測(cè)技術(shù)不只有望成為智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配備，未來也將逐步導(dǎo)入至NB、電視、游戲機(jī)、無人機(jī)、自動(dòng)駕駛、居家自動(dòng)化等領(lǐng)域，從生物辨識(shí)、AR強(qiáng)化到體感追蹤，帶來更多的可能性與商機(jī)。
