雖說(shuō)有供應(yīng)鏈廠商傳出，iPhone X銷量未達(dá)預(yù)期，蘋(píng)果正在下調(diào)訂單。但是， iPhone X帶動(dòng)了3D感測(cè)技術(shù)的應(yīng)用卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。而且，2018年蘋(píng)果還將擴(kuò)大導(dǎo)入3D感測(cè)應(yīng)用已經(jīng)成為趨勢(shì)。Android陣營(yíng)手機(jī)廠接下來(lái)亦將大舉跟進(jìn)采用3D感測(cè)技術(shù)，這使得關(guān)鍵零組件「垂直共振腔面射激光」（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；VCSEL）產(chǎn)能需求大增，引起供貨商新一輪的強(qiáng)力卡位戰(zhàn)。
3D感測(cè)具體辨識(shí)生物特征，VCSEL為其中關(guān)鍵零組件
什么是3D感測(cè)技術(shù)？先在此為大家說(shuō)明一下。3D感測(cè)技術(shù)是臉部識(shí)別的核心，透過(guò)3D激光掃描（3D傳感）建立一種非接觸、非破壞性技術(shù)來(lái)數(shù)字化捕捉物理對(duì)象的形狀。在臉部識(shí)別中，它將創(chuàng)建一個(gè)定義人臉外觀的數(shù)字矩陣。例如，它可以使手機(jī)更精確地記錄用戶臉部輪廓，這要比從照片上識(shí)別精確得多。
至于，為什么要用VCSEL？隨著VCSEL技術(shù)的成熟，VCSEL具有高精確度、小型化、低功耗、可靠性等全方面優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在常見(jiàn)的3D鏡頭系統(tǒng)一般都采用VCSEL作為紅外線光源。這也就是當(dāng)前被談及最多的VCSEL技術(shù)應(yīng)用來(lái)源。
iPhone X導(dǎo)入3D感測(cè)，市場(chǎng)掀起追隨風(fēng)潮
在談完了3D感測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)來(lái)源之后，我們?cè)賮?lái)看看 iPhone X在3D感測(cè)系統(tǒng)上的應(yīng)用架構(gòu)是如何。首先看到iPhone X正面屏幕上方的「劉?！?部分，也就是安裝3D感測(cè)系統(tǒng)與前置相機(jī)的地方，由左往右依次是紅外線鏡頭、泛光照明器、接近傳感器、環(huán)境光傳感器、喇叭、麥克風(fēng)、700 萬(wàn)像素前置鏡頭、以及點(diǎn)陣投射器等等。而iPhone X的3D感測(cè)運(yùn)作，就是先利用點(diǎn)陣投射器投射出超過(guò)30,000個(gè)激光光點(diǎn)到目標(biāo)物上，然后借由30,000個(gè)激光光點(diǎn)反射到紅外線鏡頭中，將物體的「深度」與「距離」測(cè)繪完畢后，再傳遞至芯片中辨識(shí)面孔安全性。如果臉部感測(cè)過(guò)關(guān)，手機(jī)就會(huì)自動(dòng)解鎖！
至于，在「劉海」中的其他設(shè)備，泛光照明器是輔助投射紅外線，讓物體在暗處也能看得清楚，為VCSEL系統(tǒng)中重要的零組件。而環(huán)境光傳感器與接近傳感器則是為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)常見(jiàn)的省電功能，環(huán)境光傳感器可以偵測(cè)使用者的環(huán)境光源，自動(dòng)調(diào)整手機(jī)亮度。而接近傳感器則是會(huì)自動(dòng)偵測(cè)手機(jī)與使用者的距離。如果太過(guò)靠近，就像手機(jī)用戶以聽(tīng)筒接聽(tīng)電話時(shí)，手機(jī)屏幕就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。
在了解了iPhone X在3D感測(cè)系統(tǒng)上的復(fù)雜應(yīng)用架構(gòu)之后，大家可能會(huì)認(rèn)為蘋(píng)果的iPhone X是第一個(gè)將VCSEL系統(tǒng)實(shí)際商用化的產(chǎn)品。其實(shí)不然，蘋(píng)果公司第一款使用VCSEL發(fā)射器的設(shè)備是去年發(fā)布的無(wú)線耳機(jī)AirPods。在這款頗受歡迎的耳機(jī)中，激光發(fā)射器用來(lái)檢測(cè)目前是被摘下還是正在使用的裝備。目前iPhone X使用了3顆VCSEL芯片，隨著iPhone X的出貨量逐漸走高，蘋(píng)果對(duì)該芯片的需求也開(kāi)始加大。蘋(píng)果公司透露，和2016年相比，2017年第4季對(duì)VCSEL芯片的采購(gòu)增加了10倍。
Android 陣營(yíng)加入3D感測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)，2018年相關(guān)產(chǎn)品亮相
目前3D感測(cè)應(yīng)用已成為智能型手機(jī)市場(chǎng)關(guān)注的新焦點(diǎn)，盡管蘋(píng)果有意掌控關(guān)鍵組件VCSEL的產(chǎn)能，但其相關(guān)技術(shù)發(fā)展已長(zhǎng)達(dá)20多年，并應(yīng)用于光通訊及光收發(fā)等市場(chǎng)。而且，隨著應(yīng)用市場(chǎng)即將迎接爆發(fā)期，不僅原有的激光光組件廠商、砷化鎵代工廠加入戰(zhàn)局，還有同樣采用MOCVD機(jī)臺(tái)的LED磊晶廠亦躍躍欲試。
據(jù)了解，3D感測(cè)技術(shù)上，VCSEL供貨商除了Lumentum、Finisar之外，目前還有Princeton Optronics等。而上游VCSEL磊晶與芯片供應(yīng)廠包含IQE 、晶電、華立捷等亦伺機(jī)搶奪市場(chǎng)大餅。至于，高通與奇景光電也攜手搶進(jìn)3D感測(cè)市場(chǎng)，可望搶下Android陣營(yíng)手機(jī)客戶大單。其中，小米手機(jī)采用的3D感測(cè)技術(shù)便是基于高通與奇景光電的技術(shù)方案。
2017年推出的蘋(píng)果iPhone X導(dǎo)入3D感測(cè)技術(shù)，其3D傳感器供貨商之一為 Finisar，在不久前，蘋(píng)果宣布將提供3D傳感器供貨商Finisar約3.9億美元資金，業(yè)界一度傳言是蘋(píng)果入股Finisar，如今雙方澄清是作為未來(lái)訂單的預(yù)付款項(xiàng)。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，F(xiàn)inisar將借由蘋(píng)果的資金，改造其位于德州Sherman的工廠，預(yù)計(jì)2018年下半開(kāi)始供應(yīng)VCSEL新產(chǎn)能，蘋(píng)果在掌握VCSEL龐大產(chǎn)能之后，有助于進(jìn)一步將正面TrueDepth相機(jī)導(dǎo)入到更多iPhone產(chǎn)品線，或是于iPhone背部新增第二顆的傳感器數(shù)組，不僅能進(jìn)行臉部辨識(shí)，亦能掃描用戶所處的周遭環(huán)境，蘋(píng)果有意通過(guò)VCSEL技術(shù)強(qiáng)化擴(kuò)增實(shí)境 (AR) 版圖布局。
盡管2017年率先切入蘋(píng)果3D感測(cè)供應(yīng)鏈的美系大廠Lumentum搶盡風(fēng)頭，然而Lumentum卻傳出產(chǎn)能供不應(yīng)求。供應(yīng)鏈廠商稱，由于2018年秋季蘋(píng)果不僅將臉部辨識(shí)導(dǎo)入于其他iPhone新機(jī)，高階大尺寸iPad亦將采用3D感測(cè)技術(shù)，以延伸其AR附加功能，因此，蘋(píng)果勢(shì)必得扶植第2供貨商，以確保2018年下半新機(jī)問(wèn)世后的零組件供應(yīng)順暢。
另外，據(jù)供應(yīng)鏈廠商透露，在蘋(píng)果持續(xù)擴(kuò)大3D感測(cè)臉部辨識(shí)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，Android陣營(yíng)手機(jī)品牌廠亦將全力推出導(dǎo)入3D感測(cè)應(yīng)用的旗艦機(jī)種，借以抗衡蘋(píng)果。事實(shí)上，對(duì) Android陣營(yíng)來(lái)說(shuō)，要取得3D感測(cè)硬件模塊并不難，因?yàn)榫退闾O(píng)果以制程專利卡住了VCSEL產(chǎn)能，但仍可以利用傳統(tǒng)光感測(cè)組件的IR LED或是邊射型激光來(lái)達(dá)到光源發(fā)射的目的，至于CMOS影像傳感器則有許多供貨商。
目前包括華為、Oppo、小米、Vivo、三星等手機(jī)品牌大廠均加速搶入，近期相關(guān)零組件廠商送樣認(rèn)證的品牌客戶就達(dá)到5到10家，預(yù)期最快2018年第2季將看到新品問(wèn)世。LEDinside預(yù)估2020年VCSEL與邊射型激光組成的紅外線激光模塊市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到19.53億美元。
3D感測(cè)當(dāng)紅、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)供應(yīng)鏈水漲船高
隨著Android陣營(yíng)的手機(jī)廠商積極搶入3D感測(cè)應(yīng)用，臺(tái)廠供應(yīng)鏈也隨之看俏。其中，運(yùn)用在VCSEL上紅外線光源的砷化鎵廠商，近期也成為市場(chǎng)上關(guān)注的焦點(diǎn)。臺(tái)灣地區(qū)的砷化鎵三雄穩(wěn)懋、宏捷科、全新光電都相繼切入VCSEL的應(yīng)用。其中，穩(wěn)懋在VCSEL上會(huì)是未來(lái)營(yíng)收的主要成長(zhǎng)動(dòng)能。由于，VCSEL制造商若想切入新應(yīng)用市場(chǎng)，須具備磊晶生成配方技術(shù)及采用 6吋晶圓廠生產(chǎn)，而穩(wěn)懋已掌握全球主要光纖、微波通信約一半的代工市場(chǎng)，且加速擴(kuò)增新晶圓廠、增加產(chǎn)能。
至于宏捷科，其將主力產(chǎn)品從功率放大器 （PA） 擴(kuò)大到VCSEL之后，2017年?duì)I收狀況開(kāi)始回溫。且VCSEL產(chǎn)品已出貨到歐洲，加上日前AMS宣布合并的Princeton，其VCSEL代工廠就是宏捷科，使得宏捷科進(jìn)一步能切入AMS供應(yīng)鏈、進(jìn)入3D感測(cè)市場(chǎng)中。
另一家供貨商全新光電，其VCSEL磊晶除了手機(jī)應(yīng)用外，未來(lái)還包括車用及安全監(jiān)控等產(chǎn)品也有案子在開(kāi)發(fā)送樣進(jìn)行中。全新目前 PA 磊晶營(yíng)收占80%，在無(wú)線通信應(yīng)用表現(xiàn)穩(wěn)定，手機(jī)的應(yīng)用將隨著終端客戶表現(xiàn)而定，市場(chǎng)看好iPhone X銷售力量將延續(xù)到 2018 年第1 季。
另外，3D感測(cè)技術(shù)最難的部分，第一是要能夠精確的進(jìn)行距離量測(cè)，目前主要應(yīng)用的技術(shù)包括了飛時(shí)測(cè)距及結(jié)構(gòu)光兩大主流。第二則是要具體可以解讀ToF或SL測(cè)距參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行臉部或虹膜比對(duì)辨識(shí)的算法。Android陣營(yíng)手機(jī)業(yè)者指出，要在2018年新款手機(jī)導(dǎo)入3D感測(cè)的最大問(wèn)題不在硬件模塊，而是在要采用正確的測(cè)距技術(shù)及正確的算法，而算法更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。
3D感測(cè)未來(lái)應(yīng)用多元，市場(chǎng)發(fā)展后續(xù)可期
供應(yīng)鏈廠商指出，由于過(guò)去VCSEL主要用于光纖通信與數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用，供應(yīng)鏈廠商在穩(wěn)定成長(zhǎng)下，多半采取小而美的營(yíng)運(yùn)模式，市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)過(guò)去20年來(lái)銷往各種終端市場(chǎng)的VCSEL總量約為10億支，而2016年應(yīng)用于光收發(fā)器的VCSEL的銷量逾3,000萬(wàn)支。2017年，iPhone X推出后，消費(fèi)性電子產(chǎn)品的VCSEL出貨規(guī)模已超越原有的光通訊市場(chǎng)，預(yù)期到2019年應(yīng)用于智能型手機(jī)的VCSEL將達(dá)到2.4億支，幾乎是光通信應(yīng)用需求量的5倍。
長(zhǎng)期而言，因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)及云端運(yùn)算等應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)，VCSEL市場(chǎng)成長(zhǎng)潛力龐大。尤其是應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、汽車夜視、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域?qū)⒏厪V泛。近年來(lái)，中國(guó)大陸積極扶植的砷化鎵及通訊組件產(chǎn)業(yè)，亦將加速投入VCSEL戰(zhàn)場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將愈趨激烈。
供應(yīng)鏈廠商認(rèn)為，消費(fèi)性電子產(chǎn)品快速發(fā)展已為VCSEL產(chǎn)業(yè)帶來(lái)顛覆性的改變。2018年手機(jī)品牌廠與上游供應(yīng)鏈合作將浮上臺(tái)面，然而蘋(píng)果已針對(duì)VCSEL及算法等技術(shù)布局多項(xiàng)專利，有意分食市場(chǎng)大餅的業(yè)者如何在避免侵犯專利疑慮下，提高3D感測(cè)精準(zhǔn)度及性價(jià)比，恐怕是比擴(kuò)充產(chǎn)能更為關(guān)鍵的要素。
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