2017年，蘋果iPhone X前置結(jié)構(gòu)光（SL）模組開啟了3D成像和傳感時(shí)代。隨后，安卓智能手機(jī)推動(dòng)第二波3D成像和傳感應(yīng)用，iToF（間接飛行時(shí)間）模組加快滲透。2020年3月，蘋果新款iPad Pro閃亮登場，捧紅了dToF（直接飛行時(shí)間）模組——激光雷達(dá)掃描儀。那么，2020年下半年蘋果即將發(fā)布的iPhone 12系列手機(jī)是否會(huì)再接再厲，加快dToF應(yīng)用步伐呢？
3D視覺熱潮來襲，“ToF”接力“結(jié)構(gòu)光”
視覺是人類獲取信息的主要載體；類似地，視覺傳感器也是機(jī)器獲取信息的主要載體。模仿人類視覺體驗(yàn)，機(jī)器視覺正從二維（2D）走向三維（3D），并在某些方面超越人類視覺，為豐富多彩的創(chuàng)新應(yīng)用提供發(fā)展驅(qū)動(dòng)力。如今，3D傳感結(jié)合人工智能（AI），正在改變著各行各業(yè)的運(yùn)行模式和人類的生活方式：從“智能手機(jī)人臉識(shí)別、零售行業(yè)刷臉支付”，到“交通工具自動(dòng)駕駛、游戲領(lǐng)域體感操控”，再到“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）”……
3D成像和傳感應(yīng)用示例（來源：麥姆斯咨詢）
在消費(fèi)電子領(lǐng)域，3D成像和傳感模組主要有三大類：立體視覺、結(jié)構(gòu)光、飛行時(shí)間（ToF）。但是在智能手機(jī)上很難尋覓到立體視覺的身影，主要是結(jié)構(gòu)光和ToF的競爭。結(jié)構(gòu)光和ToF都屬于主動(dòng)光探測方案，包括發(fā)射端和接收端兩部分，以典型的3D iToF攝像頭模組為例，發(fā)射端核心元器件包括垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）、擴(kuò)散片（diffuser）和透鏡，接收端核心元器件包括ToF圖像傳感器、窄帶濾光片和透鏡。結(jié)構(gòu)光的“舞臺(tái)”是手機(jī)前置攝像頭，而ToF則可以“前后通吃”，尤其是利用手機(jī)后置攝像頭實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）功能，都是ToF的天下。雖然iPhone X采用的結(jié)構(gòu)光被認(rèn)為是3D成像和傳感時(shí)代的起點(diǎn)。但是越來越多的智能手機(jī)3D模組向ToF發(fā)展，從而提升屏占比（全面屏趨勢(shì)）和抗陽光干擾性能，并降低計(jì)算量和成本。
3D成像和傳感模組及元器件示例（來源：麥姆斯咨詢）
采用3D成像和傳感技術(shù)的智能手機(jī)（來源：麥姆斯咨詢）
其實(shí)，智能手機(jī)的ToF應(yīng)用早于2014年就開始了，不過當(dāng)時(shí)還沒實(shí)現(xiàn)3D成像和傳感，僅僅是單點(diǎn)或小陣列測距（1D dToF方案），主要應(yīng)用是自動(dòng)對(duì)焦、接近檢測、人體存在檢測。2014~2018年期間，意法半導(dǎo)體（ST）幾乎獨(dú)享手機(jī)ToF測距/接近傳感器市場，2019年11月宣布出貨量突破10億大關(guān)。艾邁斯半導(dǎo)體（ams）嗅到了此商機(jī)，除了為華為定制了ToF測距/接近傳感器，還于2019年推出全球最小的集成式ToF測距/接近傳感器：TMF8701。
ToF在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)（來源：麥姆斯咨詢）
在3D ToF方面，人臉識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等應(yīng)用成為增長驅(qū)動(dòng)力。由于采用背照式（BSI）技術(shù)，iToF圖像傳感器現(xiàn)在有了很大的改進(jìn)，分辨率可達(dá)VGA（640像素 x 480像素）甚至更高。在成熟的3D視覺生態(tài)系統(tǒng)中，iToF方案也擁有成本優(yōu)勢(shì)。這些是iToF贏得安卓智能手機(jī)廠商青睞的主要原因。除智能手機(jī)之外，3D ToF在智能駕駛、機(jī)器人、智能眼鏡、智能電視、智慧安防等領(lǐng)域都擁有廣闊的發(fā)展前景，吸引了眾多傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器、指紋識(shí)別傳感器廠商加入“戰(zhàn)局”。其中，索尼（Sony）無疑是3D ToF領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，pmd與英飛凌（Infineon）也發(fā)布了一款極具競爭力的ToF圖像傳感器。業(yè)界預(yù)測CMOS圖像傳感器巨頭三星（Samsung）和意法半導(dǎo)體將在2020~2021年推出自己的ToF圖像傳感器。
iToF傳感器代表廠商產(chǎn)品（來源：麥姆斯咨詢）
索尼在ToF領(lǐng)域的成功離不開一項(xiàng)收購——2015年10月8日收購比利時(shí)公司SoftKinetic，進(jìn)軍ToF傳感器領(lǐng)域。2017年12月18日，SoftKinetic正式更名為Sony DepthSensing Solutions，加強(qiáng)DepthSense®系列產(chǎn)品的市場地位。然后到2019年，ToF攝像頭模組市場起飛時(shí)，這一舉措使索尼在3D成像和傳感接收芯片領(lǐng)域的市場份額從0%上升到45%。憑借強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)和供應(yīng)能力，索尼有望繼續(xù)保持在ToF傳感器市場的領(lǐng)先地位。
蘋果捧紅3D dToF技術(shù)，中國廠商積極布局
