不出所料，iPhoneX新搭載的3D感測人臉識別成為產(chǎn)業(yè)界為之熱捧的下一代智能手機(jī)新功能。目前，據(jù)了解安卓陣營推出的時間點(diǎn)預(yù)計出現(xiàn)在2018年下半年。產(chǎn)業(yè)鏈緊鑼密鼓準(zhǔn)備，新技術(shù)導(dǎo)入、產(chǎn)能爬坡，迎接這一波風(fēng)潮的到來。

Yole Développement近期的一項(xiàng)研究報告顯示，到2022年，單是3 D消費(fèi)市場的規(guī)模就將增長至60億美元。這一增長最初將由消費(fèi)類應(yīng)用驅(qū)動，隨后汽車應(yīng)用也加入其中，其LIDAR(激光雷達(dá))和車廂內(nèi)解決方案扮演了重要的角色。此外，工業(yè)和自動化家居領(lǐng)域亦為3D傳感提供了發(fā)展機(jī)會。ams艾邁斯半導(dǎo)體大中華區(qū)銷售和市場副總裁陳平路說道，我們不便對某具體客戶發(fā)表評論，但是我們相信在接下來的5年內(nèi)3D傳感將成為智能手機(jī)新功能的最大趨勢，而我們可以順勢實(shí)現(xiàn)非常強(qiáng)勁的增長。

華捷艾米聯(lián)合創(chuàng)始人沈瑄看好蘋果的助推力，他分析，眾所周知，自從蘋果在去年10月發(fā)售iPh o n e X 以來，face ID熱潮開始襲來，2017年第四季度銷售3870萬臺，2018年第一季度約3000萬部的銷量也足以表現(xiàn)出用戶及市場的反饋。我們認(rèn)為蘋果的路線是正確的，并且由于iPhoneX的成功，蘋果在2018年也會將前置3D結(jié)構(gòu)光方案導(dǎo)入到iPad以及今年秋季發(fā)售的全部新款iPhone產(chǎn)品中，這也是為什么安卓陣營從去年就開始積極地謀劃3D人臉識別，預(yù)計2018年下半年開始安卓手機(jī)會出現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)光方案。

但不可否認(rèn)現(xiàn)階段3D感測在利基型市場更為活躍，立普思股份有限公司執(zhí)行長Luke Liu向國際電子商情表示，考勤打卡、公共安全、工廠自動化、地鐵系統(tǒng)等場景對3D感測的需求比較大。由于蘋果風(fēng)潮的帶動，智能手機(jī)3D模組正在導(dǎo)入中，但價格尚高，約在30～50美金，而手機(jī)廠商普遍希望這一模組價格降至10～20美金方可更利于市場化。Luke說立普思正致力于提供更優(yōu)性價比的3D模組，打入智能手機(jī)供應(yīng)鏈。

蘋果定調(diào)3D結(jié)構(gòu)光

早在iPhoneX發(fā)布之前，業(yè)界猜測蘋果將采用哪種3D感測技術(shù)，發(fā)布后揭示出蘋果采用了單目結(jié)構(gòu)光的方案。于是我們看到單目結(jié)構(gòu)光方案為其他智能手機(jī)廠商競相追逐。

目前國外能夠提供單目結(jié)構(gòu)光方案的廠商包括PrimeSense(被蘋果收購)、微軟、谷歌等，國內(nèi)廠商包括奧比中光、華捷艾米等，高通和奇景也宣布了3D感測技術(shù)方案的合作。

沈瑄分析， 3 D 深度視覺( 或?qū)I(yè)稱為3 D 成像) 與人臉識別并不是一一對應(yīng)關(guān)系， 人臉識別目前也有2D、2.5D、3D多種方案。3D成像是一個基礎(chǔ)能力，主要是計算機(jī)視覺的一個分支，而且技術(shù)實(shí)現(xiàn)也有多種多樣，主流的有結(jié)構(gòu)光、TOF以及雙攝，現(xiàn)在還有三攝，其中結(jié)構(gòu)光也有散斑結(jié)構(gòu)光、編碼結(jié)構(gòu)光、雙目結(jié)構(gòu)光等等，iPhoneX選擇的是散斑結(jié)構(gòu)光，目前也是華捷艾米的主要技術(shù)方案，這是由于在手機(jī)前置的應(yīng)用場景中，散斑結(jié)構(gòu)光是目前最成熟并且性價比最高的選擇。3D成像提供了底層的技術(shù)能力，并由此讓設(shè)備具備了AR(增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))、3D人臉這些新功能，而這些新功能又賦能了經(jīng)典的SoLoMo業(yè)務(wù)以及新興的短視頻、直播、游戲等等業(yè)務(wù)，給予用戶新鮮的體驗(yàn)。

國際電子商情聯(lián)系到高通相關(guān)人士，高通表示目前這個時間點(diǎn)對3D感測市場不方便發(fā)聲，婉拒了采訪。而據(jù)模組廠商透露，目前高通+奇景的3D方案正在調(diào)試，奧比中光、華捷艾米等所用的方案，都需要與高通配合調(diào)試，安卓陣營3D感測手機(jī)推出進(jìn)度將與這一進(jìn)程有關(guān)。

早在2016年，聯(lián)發(fā)科戰(zhàn)略入股奧比中光，后者研發(fā)專用于手機(jī)的前置3D傳感攝像頭。目前聯(lián)發(fā)科全新的P系列芯片平臺將支持奧比中光3D傳感攝像頭，聯(lián)發(fā)科平臺參考設(shè)計與奧比中光3D傳感技術(shù)完整適配。

奧比中光創(chuàng)始人兼董事長黃源浩此前接受媒體采訪時表示，3D傳感攝像頭可實(shí)現(xiàn)3D人臉識別、AR表情、拍照優(yōu)化等多種功能，其也被視為智能手機(jī)下一代攝像傳感技術(shù)。他同時表示，奧比中光Astra P研發(fā)成功后，已與國內(nèi)Top 3的手機(jī)廠商展開 合作，目前已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，預(yù)計在今年內(nèi)，搭載有奧比中光前置3D攝像頭的智能手機(jī)將推向市場。

而據(jù)國際電子商情了解，業(yè)界也有指紋廠商等正在研發(fā)3D感測技術(shù)方案，希望以更高的性價比切入這一領(lǐng)域?？梢灶A(yù)見，隨著廠商們技術(shù)方案的成熟，3D感測結(jié)構(gòu)光市場將熱鬧非凡。

結(jié)構(gòu)光、雙目立體成像、TOF用于智能手機(jī)，各有市場

目前行業(yè)內(nèi)所采用的主流3D感測技術(shù)方案大約有三種：結(jié)構(gòu)光、TOF飛行時間、雙目立體成像。如果說蘋果采用的單目結(jié)構(gòu)光是一種產(chǎn)業(yè)風(fēng)向，那么其他技術(shù)在智能手機(jī)3D感測功能上如何施展？

Luke認(rèn)為，這幾種技術(shù)將是各有市場的態(tài)勢。立普思近期已成功研發(fā)出用于Android手機(jī)的3D人臉識別及3D掃描技術(shù)，該整合方案主要為Android手機(jī)平臺提供如iPhoneX的3D人臉解鎖，除此還加上手持式3D掃描功能。這種主動式立體深度感測技術(shù)利用投射主動式紅外線光源到物體上，再利用兩個紅外線鏡頭獲取數(shù)據(jù)后進(jìn)行深度運(yùn)算。搭配獨(dú)家研發(fā)出的3D掃描與臉部解鎖軟體即可以直接應(yīng)用于Android手機(jī)上。目前需要外接一臺主動式立體深度攝影機(jī)到Android手機(jī)的micro USB，立普思將推出一個可以直接整合到手機(jī)內(nèi)部更小、更薄的模組。

目前立普思雙目3D攝像頭模組正在與歐美系、臺系智能手機(jī)廠商進(jìn)行研發(fā)試樣階段，預(yù)計今年底至19年初將正式量產(chǎn)。這也意味著單目結(jié)構(gòu)光并非手機(jī)3D感測唯一方案。Luke分析說：“雙目立體感測比單目結(jié)構(gòu)光具有更好的成本優(yōu)勢，之前雙目方案一直被詬病的精準(zhǔn)度問題，以立普思的雙目方案，硬件加軟件算法能夠與單目結(jié)構(gòu)光參數(shù)相媲美。”雙目立體感測方案包括兩顆攝像頭、一顆ASIC芯片，量測范圍受限于兩顆攝像頭的距離，立普思的方案量測范圍可達(dá)到20厘米至1.3米，同時所需功耗僅為800微瓦。據(jù)了解，英特爾Real Sense雙目深度攝像頭技術(shù)也在設(shè)計小型化方案，有望載入智能手機(jī)。立普思也是英特爾雙目方案的軟件算法供應(yīng)商之一。

單目結(jié)構(gòu)光方案通過將光源投射到被測物體上時，根據(jù)這些光柵的畸變來解調(diào)出被測物的三維信息。結(jié)構(gòu)光方案適合于消費(fèi)電子產(chǎn)品前置3D成像，用于近距離場景。沈瑄介紹，華捷艾米結(jié)構(gòu)光方案具有以下幾個優(yōu)勢：1)自有知識產(chǎn)權(quán)，與蘋果沒有專利問題，華捷艾米的算法全部自研，公司從成立伊始就開始3D方向的算法研究，經(jīng)過8年的迭代優(yōu)化以及在OTT市場的反復(fù)驗(yàn)證。2)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，華捷艾米目前已經(jīng)與主芯片商、手機(jī)廠、光學(xué)模組廠、應(yīng)用算法供應(yīng)商合作，打通了從技術(shù)到生產(chǎn)的整個產(chǎn)業(yè)鏈。3)合作模式靈活，華捷艾米由于是全部自主研發(fā)，因此與產(chǎn)業(yè)鏈的合作模式是多種多樣的，會提供SoC及IP授權(quán)等多種模式。4)供應(yīng)鏈優(yōu)勢，華捷艾米在光學(xué)方案中，打破了蘋果的壟斷，自主的光學(xué)方案具備可量產(chǎn)、良率高等優(yōu)勢。5)安全性高，華捷艾米方案得到了主要手機(jī)芯片商的大力支持，從數(shù)據(jù)加密、存儲、傳輸上具備支付級別的要求。因此，華捷艾米的方案相比其他方案具有低成本、深度成像質(zhì)量優(yōu)、安全性高等特色。

所謂TOF飛行時間法3D成像，是通過給目標(biāo)連續(xù)發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標(biāo)物距離。如聯(lián)想PHAB2 Pro搭載了一顆德國英飛凌定制的TOF深度攝像頭、一顆紅外線發(fā)射器和接收器以及一顆動作追蹤攝像頭，為實(shí)現(xiàn)AR功能提供了保證。業(yè)界一度認(rèn)為蘋果也采用了TOF方案。它與結(jié)構(gòu)光比較明顯的區(qū)別在于，在紅外光發(fā)射端，TOF基本不需要使用光學(xué)棱鏡，而結(jié)構(gòu)光由于需要形成特定的光學(xué)圖案，所以需要添加DOE(衍射光柵)和Lens(光學(xué)棱鏡)。

不過，一些手機(jī)搭載TOF方案實(shí)現(xiàn)AR功能的體驗(yàn)并不太理想，Luke認(rèn)為與設(shè)備不想占用太多CPU資源從而降低運(yùn)行速度有關(guān)。立普思已為國際汽車電子大廠提供TOF方案，Luke看好手機(jī)TOF方案在VR、AR應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)更優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。至于在單目結(jié)構(gòu)光方案上，立普思也在進(jìn)行研發(fā)。以Luke的看法，三大技術(shù)路線都將有可觀的應(yīng)用市場，是并存的關(guān)系，因此皆有投入。

產(chǎn)業(yè)鏈的準(zhǔn)備

結(jié)構(gòu)光3D成像技術(shù)主要由4大部分組成，包括不可見光紅外線(IR)發(fā)射模組、IR接收模組、鏡頭模組、圖像處理芯片。

其中，IR發(fā)射模組主要部件包括不可見紅外光發(fā)射源(激光器或者LED)、準(zhǔn)直鏡頭(WLO)、光學(xué)衍射元件(DOE)。而由于VCSEL光譜準(zhǔn)確性更高、響應(yīng)速度更快、使用壽命更長、投射距離更長，將成為不可見紅外光發(fā)射源的主流。準(zhǔn)直鏡頭以WLO工藝為主，光學(xué)衍射元件DOE的制造門檻較高，通過DOE進(jìn)行散射，即可得到所需的散斑圖案(Pattern)。IR接收模組包括特制紅外CMOS、窄帶濾光片和鏡頭Lens。

陳平路表示，3D傳感器是艾邁斯半導(dǎo)體的重點(diǎn)項(xiàng)目，并制定了清晰的戰(zhàn)略以引領(lǐng)3D傳感市場的發(fā)展。“基于公司自身的系統(tǒng)專業(yè)知識和解決方案能力，我們致力于在3D傳感的多個領(lǐng)域中制定詳細(xì)的發(fā)展路線，并為此投入了大量的研發(fā)資源。這種堅(jiān)定的承諾使我們從眾多3D傳感領(lǐng)域參與者中脫穎而出，并逐漸獲得強(qiáng)有力的市場反饋。”

艾邁斯半導(dǎo)體集成式光學(xué)系統(tǒng)集成了行業(yè)領(lǐng)先的晶圓級光學(xué)元件(WLO)和衍射光學(xué)元件(DOE)，以高度微型化的光學(xué)模塊進(jìn)行供貨。艾邁斯半導(dǎo)體還針對結(jié)構(gòu)光、立體視覺和飛行時間(ToF)實(shí)施方案推出高度差異化的照明解決方案，并在先進(jìn)的VCSEL(垂直腔面 發(fā)射激光器)技術(shù)基礎(chǔ)之上推出LIDAR距離傳感器。

此外，艾邁斯在新加坡投產(chǎn)了一條新的6" VCSEL生產(chǎn)線，除了看到強(qiáng)勁需求外，艾邁斯半導(dǎo)體的制造能力也足以實(shí)現(xiàn)VCSEL技術(shù)差異化。

去年底，艾邁斯半導(dǎo)體與舜宇光學(xué)科技達(dá)成合作，從而加快了用于智能手機(jī)和移動設(shè)備的高品質(zhì)3D傳感解決方案的上市與銷售。而在智能手機(jī)和移動設(shè)備領(lǐng)域，高效的模塊集成在幫助消費(fèi)電子原始設(shè)備制造商(OEM)實(shí)現(xiàn)3D傳感方面起著至關(guān)重要的作用。陳平路說：“目前我們正共同挖掘來自O(shè)EM的許多商機(jī)，但我們雙方是非排他性的合作關(guān)系，因此將保有客戶合作上的靈活性，以更好地滿足客戶需求。此外，這個合作還將使我們雙方能夠在汽車市場上抓住新興的3D傳感業(yè)務(wù)機(jī)遇。”

目前安卓陣營的伙伴們都在努力爭取盡快將具有3D人臉識別及AR體驗(yàn)的手機(jī)發(fā)布給用戶，但這還需要一段時間，沈瑄透露主要是新產(chǎn)品的生產(chǎn)加工需要一個過程，目前預(yù)計主要的手機(jī)廠推出的時間都在下半年，華捷艾米方案也正在導(dǎo)入幾家手機(jī)大 廠，目前的商用發(fā)布時間在2018年第三季度。

3D感測模組的量產(chǎn)仍需時間，且面臨一定的困難。據(jù)拓產(chǎn)業(yè)研究院分析師黃敬哲分析，目前生產(chǎn)3D感測模組的技術(shù)門檻主要有三：第一，高效率VCSEL組件生產(chǎn)不易，目前平均光電轉(zhuǎn)換效率僅約30%；第二，結(jié)構(gòu)光技術(shù)的必要組件DOE以及紅外光鏡頭的CIS，都需要極高的技術(shù)底蘊(yùn)；第三，3D感測模組生產(chǎn)過程需考慮熱漲冷縮的問題，提高模組組裝的困難度。這些因素導(dǎo)致現(xiàn)階段3D感測模組的生產(chǎn)良率仍低。

沈瑄表示，目前3D視覺在智能手機(jī)供應(yīng)鏈中，華捷艾米的技術(shù)是成熟可靠的，與其他方案相比具有一定的優(yōu)勢。在量產(chǎn)和產(chǎn)能上總體都會有一些產(chǎn)能爬坡、良率提升的過程，蘋果的良率也是經(jīng)過大約10個月的時間才提高到商用量產(chǎn)的水平，我們認(rèn)為這是合理并且正常的。

智能手機(jī)下一個標(biāo)配 3D感測前景看好

“我們確實(shí)看到了手機(jī)廠商對3D傳感技術(shù)的濃厚興趣。我們也因此認(rèn)為3D傳感技術(shù)勢必普及到智能手機(jī)，而且現(xiàn)在已經(jīng)是高端智能手機(jī)的標(biāo)配了。”陳平路表示，3D傳感首先將應(yīng)用在基于結(jié)構(gòu)光實(shí)施的一些旗艦機(jī)型，而3D傳感在這個細(xì)分市場的全面普及將需要幾年時間。但隨著時間的推移，根據(jù)具體不同的應(yīng)用場景，市場上也將會出現(xiàn)成本更低的ToF( 飛行時間)和立體視覺解決方案，以幫助中端手機(jī)配備3D傳感技術(shù)。

2017年，艾邁斯半導(dǎo)體開始在3D傳感上進(jìn)行投資，盡最大努力掌握這一高度復(fù)雜的技術(shù)，并預(yù)計在2019年實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模與更高品質(zhì)的部署。這將成為艾邁斯半導(dǎo)體在智能手機(jī)3D技術(shù)和系統(tǒng)多年部署周期計劃中的一部分。

3D傳感初步部署和采用將在手機(jī)/移動設(shè)備市場實(shí)現(xiàn)，但汽車市場的應(yīng)用將緊隨其后，很可能帶來比消費(fèi)市場更大的發(fā)展商機(jī)。除此之外，艾邁斯半導(dǎo)體也逐步看到工業(yè)應(yīng)用市場對3D傳感越來越感興趣。所有這些領(lǐng)域都是艾邁斯半導(dǎo)體關(guān)注的重點(diǎn)，將充分利用公司廣泛的3D傳感產(chǎn)品和解決方案，提供適于各終端市場的方案。雖然VR(虛擬現(xiàn)實(shí))市場規(guī)模仍很小，但艾邁斯半導(dǎo)體也不會放棄任何機(jī)會。

廠商們堅(jiān)信看好2018年底2019年初3D感測市場的爆發(fā)。沈瑄認(rèn)為短期成本高、良率等問題會導(dǎo)致在2018年3D結(jié)構(gòu)光只適用在高端例如頂配的主芯片產(chǎn)品中，同時，他也堅(jiān)信在2019年開始爆發(fā)，會與指紋以及雙攝等技術(shù)導(dǎo)入到智能手機(jī)一樣，成為產(chǎn)品的標(biāo)配。并且也看到在蘋果的產(chǎn)品序列中，2018年將會把3D結(jié)構(gòu)光作為標(biāo)配出現(xiàn)。

“就像蘋果將3D結(jié)構(gòu)光從研發(fā)發(fā)展到商業(yè)銷售用了4年的時間，目前各大手機(jī)廠也都在協(xié)調(diào)技術(shù)到生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，加快速度，但硬件的研發(fā)和生產(chǎn)確實(shí)需要一個過程，我們相信安卓陣營大約爆發(fā)在2018年Q4。”

3D成像的市場非常大，人工智能已經(jīng)從文字、語音發(fā)展到了視覺，視覺的產(chǎn)品也會爆發(fā)式地出現(xiàn)在我們身邊，目前華捷艾米的3D視覺芯片主要將目光瞄準(zhǔn)了四大市場方向：OTT、智能手機(jī)、IoT和車聯(lián)網(wǎng)。

在OTT領(lǐng)域，由于和其他家用電器設(shè)備或個人移動設(shè)備相比，AR體感技術(shù)嵌入TV相對簡單，嵌入良率高達(dá)98%，所以華捷艾米首先推出的是嵌入TV的產(chǎn)品。由此，華捷艾米將OTT盒子和攝像頭做成了一體，主要應(yīng)用于教育或者健身領(lǐng)域。

在IoT領(lǐng)域，則主要是將算法芯片嵌入相關(guān)設(shè)備中，應(yīng)用于刷臉支付、智能新零售、高端社區(qū)/重點(diǎn)區(qū)域安防等時下較為熱門的場景。

車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用，主要用作基于智能駕駛/無人駕駛車輛的車內(nèi)AR顯示、駕駛員防疲勞監(jiān)測、手勢識別等，在機(jī)器視覺上為未來的智慧交通體系提供強(qiáng)大而穩(wěn)定的車輛行駛安全保證，這是華捷艾米未來的一大主攻方向。

立普思以提供視覺平臺整體解決方案服務(wù)各種3D感測應(yīng)用，并提供客制化方案。在安防、零售、VR等應(yīng)用上已取得廣泛應(yīng)用。以安防為例，3D感測提供立體畫面，顯示空間分布，較2D平面圖形有更高的精準(zhǔn)度。再如，商店進(jìn)行流量統(tǒng)計、客戶監(jiān)測、行為分析等等，3D更能發(fā)揮精確辨識、助力便捷購物的作用。這類應(yīng)用的極致體驗(yàn)，尤如亞馬遜GO的無人商店，將不可缺少對深度攝像頭的大量采用。

Luke表示，深度攝影機(jī)可謂集光學(xué)、電子、機(jī)構(gòu)、平行處理、演算法、人工智慧于大成，在這機(jī)器視覺的年代，立普思將提供最完整的感知方案。包含安全監(jiān)控、汽車輔助系統(tǒng)、無人機(jī)、混合式擴(kuò)增實(shí)境、機(jī)器人相關(guān)應(yīng)用、3D掃描等，使得各式機(jī)器視覺應(yīng)用利用立普思提供之軟硬體方案，得以快速開發(fā)出各種應(yīng)用。