智能手机3D 感测火爆,预估2020年产值达108.5亿美

2018-12-04 00:00字体:
  Apple iPhone X搭载Face ID功能,掀起产业对3D感测的高度关注,除了Android阵营厂商如华为、小米等预期将跟进,高通与奇景开发的3D感测方案也已经进入实机展示阶段。
  
拓墣预估,至2020年全球智能手机3D感测模块产值将达108.5亿美元。
  
3D感测技术原理
3D感测技术最关键也最具挑战的部分,在于能够精确的进行距离量测,而各家算法不同形成了专利壁垒,也让每家3D感测模块零组件产生些微差异。目前较常见的感测技术包括Stereo Vision、Structured Light及Time of Flight(ToF)。
  
Stereo Vision透过2个相机模块拍摄影像,进行三角测量法(Triangulation)等运算取得物体距离,此方法也是三者中唯一只需RGB相机模块,而不用IR模块技术。
  
此外,由于Stereo Vision需进行影像运算,多数状况是需要1个额外的影像运算芯片辅助,所以也有些芯片厂商会推动此技术发展。
  
Structured Light原理是对空间以独特的图形打出IR雷射,透过雷射散斑(Laser Speckle)独特性分析不同区域的IR距离,获得景深图。基本零组件包括IR发射器、IR相机模块与RGB相机模块。
  
Time of Flight原理是透过IR发射,获得空间中每一点达到观测点的时间,进而推算出距离,然后再得出3D景深图,因此ToF同样需IR发射器和接收器,并配合RGB相机模块。
  
如果单纯只是要透过ToF测量距离,接收器可用单颗感光二极管即可,但如果需要3D景深图,就得采用感光元件或至少感应阵列。


  
3D感测产业链拆解
随着3D感测崛起的关键零组件非VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔面发射器)莫属,其为IR发射器模块光源,也是目前ToF和Structured Light等技术常用的光源。
  
相较于被取代的LED,VCSEL拥有更佳光束质量、较低光束发散度(Divergence),能耗也较低。此外,在模块体积上,VCSEL也比边缘发射激光器(Edge-Emitting Laser,EEL)更有优势。
  
以结构来说,VCSEL芯片在切割好后,需与其他2项关键元件做封装:晶圆级光学镜头WLO(Wafer Level Optics)和绕射式光学元件DOE(Diffractive Optical Elements)。封装好的VCSEL模块功能作为发射端(TX),再与接收端(RX)如红外线镜头搭配,即可建构成一套基本的3D感测系统。
  
VCSEL利用半导体制程生产,Apple阵营采用6吋砷化镓晶圆做切割,但目前业界能达到6英寸量产的厂商并不多;其他VCSEL供应商目前能量产的多数为4吋、少数为3吋,使市场整体供需情况紧绷,也连带影响非苹阵营导入3D感测技术的速度。


  
以3D感测技术供应商来看,除了Apple阵营的Lumentum/II-VI外,非苹阵营中,解决方案较完整(有能力提供模块)的供应商实际上并不多,目前已出货3D感测模块给手机厂商的是Google阵营,由德国PMD设计IR CIS和Infineon代工,关键的VCSEL由Princeton Optronics提供。
  
另一个阵营是Qualcomm和奇景的组合,由Qualcomm提供解决方案和芯片设计,奇景提供WLO和DOE等光学元件。
  
结合以上因素,非苹阵营要跟进采用3D感测模块的门槛不低,因此如旷视科技提供的平台式人脸解锁,将成为Android阵营克服以上难题的过渡期方案。
  
从iPhone X开始发酵,3D感测商机无限
观察3D感测发展,过去联想与华硕曾推出搭载Google Tango模块的手机产品,但市场反应有限,直到2017年iPhone X导入TrueDepth相机模块,才使3D感测重新受到市场关注。
  
从产品角度来看,iPhone X是支拥有处理AR和AI所需大量运算的装置;在摄影角度上是除了二维信息外,拥有记录空间概念的装置,对光的处理从被动走向主动;在3D感测角度上来看,是3D感测将普及于行动装置的启始。
  
现阶段市场最关注的莫过于Android阵营中,谁将率先跟进搭载3D感测模块,目前呼声最高的华为预计将会在2018年推出搭载后置3D感测模块产品,主要应用功能是强化AR功能,并非iPhone X的人脸辨识,显示Android阵营将先采取技术门槛较低的ToF方案。
  
此外,VCSEL主要供应商Lumentum与Apple间存在专利协议,使得Android阵营若欲在短期内跟进只能舍VCSEL而择EEL,然而EEL的光电转换效率较差,且成本较高,这将使Android阵营的3D感测方案在效率与成本上仍难与Apple匹敌。


  
据此,保守估计2018年最多可能仅有两家Android厂商跟进,包括华为及呼声亦高的小米,惟生产数量都不会太多,所以Apple仍将是手机3D感测的最大采用者。预计2018年全球搭载3D感测模块的智能手机生产总量将来到1.97亿支,其中iPhone就占了1.65亿支。
  
此外,2018年的3D感测模块市场产值预估约为51.2亿美元,其中由iPhone贡献比重就高达84.5%。
  
不过,3D感测模块带来的应用也不仅只有人脸辨识,还包括提升相机表现,甚至带来人机互动界面革新等,因此若要与Apple竞争,非苹阵营要大举跟进采用3D感测模块的可能性还是很大,长期而言,将有助于3D感测在智能手机上的普及。
  
预计至2020年整体产值将达108.5亿美元,而2018~2020年CAGR为45.6%。
  
3D感测技术不只有望成为智能手机的标准配备,未来也将逐步导入至NB、电视、游戏机、无人机、自动驾驶、居家自动化等领域,从生物辨识、AR强化到体感追踪,带来更多的可能性与商机。


产品分类CATEGORY

    联系我们CONTACT

    全国服务热线:
    4006-026-000
    地 址:江苏省南京市西善桥南路118号利来国际平台大厦
    电 话:4006-026-000
    传 真:+86-25-52415096
    邮 箱:13254867@qq.com