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不用再问ToF市场前景和钱景的问题了----意法半导体:ToF模组出货从3.5亿到10亿仅用时18个月

http://www.ec.hc360.com2020年01月06日18:06 来源:CompoTech ChinaT|T

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    意法半导体大中华暨南亚区影像事业部技术市场经理张程怡

    ToF技术的原理和产品存在很多年了,过去主要应用在航天和军事科技上。比如怎么确定卫星,到达了预先经过数学计算设定的位置,这是透过部署在山顶、海洋上发射的激光,计算返回时间之后,得到相对位置协助确认出来的结果。

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仅18个月ToF模块出货量从3.5亿颗到10亿颗

    2019年11月26日,意法半导体(以下简称ST)官方宣布了其飞行时间(ToF)模块出货量达到10亿颗的消息。2018年初,意法公布的数据是3.5亿颗,也就是在18个月时间里,ST的ToF模块出货量完成10亿颗。这是ToF传感器市场快速成长的较直接和较有说服力的证明。

    尽管手机市场成长放缓,有些机构认为手机市场处于增长停滞或下滑的态势,但是这丝毫没有影响ST的ToF模块在手机中的扩张态势。ToF测距功能带来的注入接近感应,快速对焦等功能已经成为手机中不可缺少的功能。

    “一个被广泛认可的相机评测基准机构评出了智能手机“十佳相机”,其中许多手机都配备了意法半导体的ToF技术。意法半导体大中华暨南亚区影像事业部技术市场经理张程怡介绍说。

    还有很多大众市场产品也采用了意法半导体的飞行时间产品。这些产品包括扫地机器人、笔记本电脑、儿童平板电脑(护眼)、自动水龙头、家用无人机、机器人、投影仪等。

    IHS-Markit统计数据显示,在CMOS影像传感器及光电产品部分,ST在近三年来一只稳居全球第5位,在营收方面呈爆发性成长态势。

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ToF模组制造并不简单

    制造ToF器件需要把光学元器件和晶圆封起来,同时要求小尺寸,性能表现优异,这需要十分特殊的光学封装技术,也是ST特有的优势。

    ToF技术原理本身并不难理解,但是做到微型化,又能符合相应的安全规范,比如不会伤害眼睛,这在工艺上是比较困难的,ToF器件的制造门槛其实并不低。

    正是这个原因,其他一些厂商比如英飞凌,比如ADI则采取与特殊封装制造企业合作的方式制造ToF模组。

    “ST的影像事业部不只有ToF产品,整个部门里现有的技术有影像光学,手机照相感应器用的是一个规格,汽车安规用和工业用的又是另外一套产品线。我们部门产品线里还有先进技术和制造工艺,我们有一条独立的业务线做ToF产品。”

    意法半导体的ToF传感器采用其单光子雪崩二极管(SPAD)传感器技术,在法国Crolles的意法半导体300mm前工序晶圆厂制造。最终模块集成SPAD传感器和垂直腔面发射激光器(VCSEL),以及提高产品性能的必要光学元件,封装测试在意法半导体先进的内部后工序制造厂完成。目前ST的影像产品制造厂分布在全球各地。

    “SPAD是比较特殊的半导体光学工艺,它的画素(像素)能接受的光亮度,是目前可行技术里面上较高等级的,比传统的CMOS的sensor更强大的光接收能力。并非每一家公司都像ST那样有自己的SPAD技术,ST的SPAD是ToFsensor的感光像素部门,ST在SPAD的光学制程上有很多专利。”

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新一代ToF模组在两个方向实现突破

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    ST的FlightSense™飞行时间产品开发路线图从高性能一维单点测距器件,扩展到多区域测距器件,并且最近添加了高分辨率3D深度传感器,使用先进的接近检测传感器、人体存在检测和激光自动对焦实现创新的应用。

    相比前代产品,新一代VL53L5器件在两个方向上实现突破

    特点一:角度大。新一代产品VL53L5的FOV视角达到60度。可用角度涵盖范围较前面几代产品更大,特别适合对应稍大型一些的产品,如大家电,大银幕等。

    特点二:ToF感测器范围可切割画面。这是第四代产品,较为革命性的特点。以VL53L5为例,客户可以对侦测范围做切割,切割后分成四个四个象限,每个象限可以再度切割,较多达到16个区域或更多。以16有效区域为例,每个区域都能独立输出它的测距,提供初步的深度的变化数据。可以进行简单的物体或者人脸识别。

    ToF的应用集中在三个方面

    一是应用于对焦,照相是一种对焦,因为可以准确得到距离,投影仪是一种对焦,因为对着墙来投影,通常设计比较高端一点的照相系统或投影系统;

    二是人的检测。现在的智能系统,比如进高铁机场的闸机还不够完善,还需要人员操作,当这个事情持续推广下去,人在一米处系统就会启动,不管是刷脸、刷指纹,系统会非常流畅,不被遮挡、程序性的做这件事情。更先进的有人脸识别机、广告机,当人过来的时候进行启动。

    三是物件的检验。较简单的是扫地机器人的避障。

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    现阶段ST的ToF模块重点仍然是手机但3D人脸识别已在路上

    “STToF对应的重点,较显著的应用领域集中在手机照相应用,截至到目前为止,累计约150款手机应用了我们的ToF方案。大家去年买的、今年买的、明年买的手机非常可能是应用了ST的ToFsensor,我们的器件在手机主摄像头上,不是做接近传感,用于接近对焦,不管您有没有意识到,ST掌握了激光对焦市场。”

    如果说未来十年的趋势无法预测,但ST认为未来的三五年ToF器件在手机市场的成长能力仍然十分强劲。

    “ToF模组的客户数以及在各个客户数上面拿到的项目,这两三年来真是没停过!”

    “就算手机市场真的放缓,我们也有信心在其他行业找到突破。”

    ST的ToF模组在非手机类的份额也在扩展,ToF相关的各种新应用层出不穷。

    张程怡还透露:3DToF是ST接下来的重点。新产品处于研发过程中,大批量出货要到明年底。

    他认为,友商的3DToF方案即便能够更早实现量产,如何放置在手机中并控制功耗可能会是较大的挑战。

    应用举例

    典型的ToF模组避障应用就是服务机器人。在酒店、机场会看到机器人过来宣导,高级餐馆用机器人点餐,它都是透过ToF感测器进行避障。

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    这是一个玩具与狗的互动示例。当小狗靠近它这个玩具会后退,猫咪往后它会往前进,形成互动作用,用户只需用小程序调试成功互动几次,就可以让家中宠物“喜爱”上这个玩具。“这是我们看好的一个宠物市场。”

    儿童教育面板应用:当小孩靠太近的时候就会出现提示,让他保持距离,保护视力。

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    新装备了ToF传感器的智能面板,用户即使在一个漆黑的屋子里,也可以轻松找开关设置,只要靠近,开关就会点亮。

    还有一些中高端的化妆镜、台灯、地锁。地锁是当你把停车位出租,租客来自动落锁,车走了地锁自动上锁我们有客户已经在浦东机场二号停车场,使用这样的产品。

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    一些高端笔记本电脑也装备了ToF,用于检测用户是否离开,这样可以关闭屏幕节约能源,相比传统的用户自行设置的固定时间熄屏,要更加智能和高效。

责任编辑:黄美婷

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