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      ?Android陣營(yíng)3D感測(cè)內(nèi)外交困,聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠入局

      文章出處:半導(dǎo)體 責(zé)任編輯:上海意泓電子科技有限責(zé)任公司 發(fā)表時(shí)間:
      2020
      11-10

      去年蘋果iPhone X搭載Face ID功能,掀起了產(chǎn)業(yè)對(duì)3D感測(cè)的高度關(guān)注,今年以來Android陣營(yíng)廠商如華為、小米等預(yù)期將跟進(jìn)。拓墣產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì),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。


      此前外媒報(bào)道,目前3D感測(cè)關(guān)鍵VCSEL器件供應(yīng)量仍不足,最快要到2019年,3D感測(cè)功能才有機(jī)會(huì)在Android智能手機(jī)上使用。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole Developpement的MEMS與成像技術(shù)研究主管Pierre Cambou表示,因?yàn)樘O果TrueDepth攝像頭技術(shù)設(shè)立了高門坎,他預(yù)測(cè)其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能需要一年以上的時(shí)間才能提供iPhone X媲美的3D感測(cè)技術(shù)。因此,現(xiàn)階段Android陣營(yíng)主要選擇屏下指紋識(shí)別方案,如已發(fā)布的Vivo X20 Plus UD,以及將發(fā)布的小米7、魅族16、三星Note 9等。


      盡管如此,預(yù)期Android陣營(yíng)仍會(huì)跟進(jìn)搭載3D感測(cè)模塊。


      3D感測(cè)技術(shù)最關(guān)鍵也最具挑戰(zhàn)的部分,在于能夠進(jìn)行精確的距離量測(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)。


      3D感測(cè)技術(shù)供應(yīng)商陣營(yíng)方面,除了蘋果陣營(yíng)的Lumentum/II-VI外,在Android陣營(yíng)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(yíng),由德國(guó)PMD設(shè)計(jì)IR CIS和英飛凌代工,關(guān)鍵的VCSEL由Princeton Optronics提供。另一個(gè)陣營(yíng)是高通+Himax(奇景光電)方案,由高通提供解決方案和芯片設(shè)計(jì),奇景提供WLO和DOE等光學(xué)器件。


      來源:拓璞產(chǎn)業(yè)研究院


      高通+Himax方案是當(dāng)前較為成熟的Android 3D感測(cè)方案,Himax掌握方案核心算法和硬件設(shè)計(jì)制造能力,提供完全整合的結(jié)構(gòu)光模組(SLiM、Structured Light Module)3D感測(cè)整體解決方案。據(jù)海通電子報(bào)告,Himax參與了大部分元器件的設(shè)計(jì)、自制,包括自制DOE和WLO,設(shè)計(jì)ASIC、CIS、激光發(fā)射器IC,以及整個(gè)Tx模組的集成,其中ASIC中嵌入了高通的3D深度圖生成算法。同時(shí),Himax還自主設(shè)計(jì)了AA設(shè)備應(yīng)用于Tx端組裝。預(yù)計(jì)18Q1末SLiM(結(jié)構(gòu)光)產(chǎn)能會(huì)達(dá)到2kk/月,主要由大陸手機(jī)品牌消化。除SLiM外,Himax當(dāng)前為客戶提供的3D感測(cè)組件/方案包括WLO(for Apple)、高通+Himax SLiM(for安卓高端機(jī))、雙目視覺方案(for 安卓低端機(jī)),WLO已經(jīng)量產(chǎn)。雙目視覺方案主要是應(yīng)用兩個(gè)攝像頭模擬3D視覺,用編碼光來增強(qiáng)圖像深度信息。Himax的雙目視覺3D感測(cè)方案主要目標(biāo)客戶是中低端安卓機(jī),定價(jià)不到10美金。


      Himax是臺(tái)灣地區(qū)顯示驅(qū)動(dòng)IC領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商,2006年在美國(guó)上市以來不斷擴(kuò)展新領(lǐng)域的研發(fā),包括CMOS圖像傳感器、LCOS微型顯示器等,隨后與高通攜手進(jìn)入3D感測(cè),具有包括Rx端CIS尺寸僅僅是普通手機(jī)CIS模組的20%,超過33000個(gè)投射光斑、20~100cm范圍內(nèi)誤差率低于1%等優(yōu)點(diǎn),可以說是當(dāng)前Android陣營(yíng)中最高質(zhì)量的3D感測(cè) SLiM方案,一舉成為Android陣營(yíng)的首選。除此之外,Himax在去年下半年已經(jīng)開始為蘋果供應(yīng)WLO產(chǎn)品,后續(xù)SLiM的爆發(fā)以及整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展也將帶動(dòng)公司W(wǎng)LO產(chǎn)品迅速上量。


      海通電子研報(bào)指出,Himax之所以有實(shí)力提供一整套解決方案、并參與大部分核心器件設(shè)計(jì)或制造,主要是基于其在NIR CMOS sensor領(lǐng)域的深厚積淀、WLO/DOE等器件領(lǐng)域的精密制造能力以及對(duì)激光發(fā)射器模塊的組裝和測(cè)試能力。Himax在3D感測(cè)領(lǐng)域積淀深厚,無論是方案成熟度、量產(chǎn)進(jìn)度,還是核心算法、零組件、方案的設(shè)計(jì),都位居Android陣營(yíng)前列,后續(xù)有望充分暢享行業(yè)爆發(fā)的盛宴。


      VCSEL主要供應(yīng)商由蘋果把持,Android陣營(yíng)退而求其次


      由iPhone與高通+Himax兩種方案的供應(yīng)鏈比較可以看出,3D感測(cè)的關(guān)鍵零組件VCSEL是目前ToF和Structured Light等技術(shù)常用的光源,邊緣發(fā)射激光器(Edge-Emitting Laser,EEL)是另一種方案,不過VCSEL擁有更佳光束質(zhì)量、較低光束發(fā)散度、能耗較低、模塊體積也更有優(yōu)勢(shì)。iPhone使用的是VCSEL,高通+Himax使用的是EEL。

      來源:海通電子


      VCSEL利用半導(dǎo)體制程生產(chǎn),Apple陣營(yíng)采用6英寸砷化鎵晶圓做切割,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英寸、少數(shù)為3英寸,使市場(chǎng)整體供需情況緊繃,也連帶影響非蘋陣營(yíng)導(dǎo)入3D感測(cè)技術(shù)的速度。


      此外,VCSEL主要供應(yīng)商Lumentum與蘋果間存在專利協(xié)議,使得Android陣營(yíng)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(yíng)的3D感測(cè)方案在效率與成本上仍難與蘋果匹敵。相對(duì)普通前置攝像頭,搭載3D感測(cè)模組將使成本增加20美元~25美元,華為、OPPO、vivo、小米等手機(jī)廠商都將其規(guī)劃在不追求量大高端機(jī)型上,只有成本大幅下降后,主流機(jī)型才有可能應(yīng)用,預(yù)計(jì)還需等到2019年。


       

      來源:拓璞產(chǎn)業(yè)研究院


      據(jù)拓璞產(chǎn)業(yè)研究院指出,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,但是生產(chǎn)數(shù)量都不會(huì)太多,所以蘋果仍將是手機(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)總量將達(dá)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(chǎng)產(chǎn)值預(yù)估約為51.2億美元,其中由iPhone貢獻(xiàn)比重高達(dá)84.5%。


      產(chǎn)能、良率、成本三大挑戰(zhàn),聯(lián)發(fā)科、聯(lián)詠準(zhǔn)備入局


      在快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求面前,高通+Himax方案一方面產(chǎn)能不能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足,另一方面3D感測(cè)模組的調(diào)試也是一個(gè)問題。年初據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈透露,有少數(shù)模組廠的3D攝像頭模組向高通送樣時(shí)隔一兩個(gè)月仍未收到調(diào)試完成的信號(hào),模組廠商目前只好一邊等待,一邊不停地提高良率。由于高通的調(diào)試進(jìn)度并不理想,量產(chǎn)進(jìn)度恐怕有所拖延。


      目前Android陣營(yíng)3D感測(cè)模組主芯片基本由高通提供,在巨大的市場(chǎng)潛力面前,聯(lián)發(fā)科早已準(zhǔn)備入局。據(jù)悉,聯(lián)發(fā)科也打算以APU供應(yīng)商的角色加入3D傳感戰(zhàn)場(chǎng),打算以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)──類似于蘋果的神經(jīng)引擎──來支持生物識(shí)別。業(yè)內(nèi)人士表示,聯(lián)發(fā)科將會(huì)與奧比中光設(shè)計(jì)的3D攝像頭結(jié)合,在未來替小米提供CNN加速器。


      在今年的MWC上,聯(lián)發(fā)科就展出了手機(jī)3D傳感攝像頭,而全新的P系列芯片平臺(tái)將支持奧比中光3D傳感攝像頭。2016年聯(lián)發(fā)科就入股奧比中光,其平臺(tái)參考設(shè)計(jì)與后者的3D傳感技術(shù)的完整適配。在全年iPhone X發(fā)布兩個(gè)月之后,奧比中光便將模組送樣至聯(lián)發(fā)科及國(guó)內(nèi)TOP 3的手機(jī)廠商,由此,奧比中光也成為我國(guó)第一個(gè)送樣手機(jī)前置3D攝像頭的廠商。


      此外,臺(tái)灣地區(qū)另一大IC設(shè)計(jì)廠商聯(lián)詠也從奇景光電挖了幾名研發(fā)人員,都是當(dāng)初Google Glass開發(fā)項(xiàng)目的核心團(tuán)隊(duì)成員,可見聯(lián)詠在3D感測(cè)方面也有所動(dòng)作。


      高通+Himax、聯(lián)發(fā)科+奧比中光,以及后入局的聯(lián)詠,是否能使Android陣營(yíng)3D感測(cè)技術(shù)更進(jìn)一步,最終能否媲美iphone X?產(chǎn)業(yè)都拭目以待。

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