Apple iPhone X搭載Face ID功能,，掀起產(chǎn)業(yè)對3D感測的高度關(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感測方案也已經(jīng)進(jìn)入實機(jī)展示階段,。

　　拓墣預(yù)估，至2020年全球智能手機(jī)3D感測模塊產(chǎn)值將達(dá)108.5億美元,。

　　3D感測技術(shù)原理

　　3D感測技術(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，而各家算法不同形成了專利壁壘,，也讓每家3D感測模塊零組件產(chǎn)生些微差異,。目前較常見的感測技術(shù)包括Stereo Vision、Structured Light及Time of Flight(ToF),。

　　Stereo Vision透過2個相機(jī)模塊拍攝影像,，進(jìn)行三角測量法(Triangulation)等運算取得物體距離，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)行影像運算,，多數(shù)狀況是需要1個額外的影像運算芯片輔助,，所以也有些芯片廠商會推動此技術(shù)發(fā)展,。

　　Structured Light原理是對空間以獨特的圖形打出IR雷射，透過雷射散斑(Laser Speckle)獨特性分析不同區(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，獲得空間中每一點達(dá)到觀測點的時間,，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感測產(chǎn)業(yè)鏈拆解

　　隨著3D感測崛起的關(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。

　　以結(jié)構(gòu)來說,，VCSEL芯片在切割好后,，需與其他2項關(guān)鍵元件做封裝：晶圓級光學(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感測技術(shù)的速度。

　　以3D感測技術(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)商實際上并不多,，目前已出貨3D感測模塊給手機(jī)廠商的是Google陣營,，由德國PMD設(shè)計IR CIS和Infineon代工，關(guān)鍵的VCSEL由Princeton Optronics提供,。

　　另一個陣營是Qualcomm和奇景的組合,，由Qualcomm提供解決方案和芯片設(shè)計，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感測模塊的門檻不低,，因此如曠視科技提供的平臺式人臉解鎖,，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感測商機(jī)無限

　　觀察3D感測發(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,，對光的處理從被動走向主動,；在3D感測角度上來看，是3D感測將普及于行動裝置的啟始,。

　　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感測模塊，目前呼聲最高的華為預(yù)計將會在2018年推出搭載后置3D感測模塊產(chǎn)品,，主要應(yīng)用功能是強化AR功能,，并非iPhone X的人臉辨識，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感測方案在效率與成本上仍難與Apple匹敵。

　　據(jù)此,，保守估計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)量都不會太多,，所以Apple仍將是手機(jī)3D感測的最大采用者,。預(yù)計2018年全球搭載3D感測模塊的智能手機(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感測模塊帶來的應(yīng)用也不僅只有人臉辨識，還包括提升相機(jī)表現(xiàn),，甚至帶來人機(jī)互動界面革新等,，因此若要與Apple競爭，非蘋陣營要大舉跟進(jìn)采用3D感測模塊的可能性還是很大,，長期而言,，將有助于3D感測在智能手機(jī)上的普及。

　　預(yù)計至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),、自動駕駛,、居家自動化等領(lǐng)域，從生物辨識,、AR強化到體感追蹤,，帶來更多的可能性與商機(jī)。