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新功能。目前，據了解安卓陣營(yíng)推出的時(shí)間點(diǎn)預計出現在2018年下半年。產(chǎn)業(yè)鏈緊鑼密鼓準備，新技術(shù)導入、產(chǎn)能爬坡，迎接這一波風(fēng)潮的到來(lái)。

Yole Développement近期的一項研究報告顯示，到2022年，單是3 D消費市場(chǎng)的規模就將增長(cháng)至60億美元。這一增長(cháng)最初將由消費類(lèi)應用驅動(dòng)，隨后汽車(chē)應用也加入其中，其LIDAR(激光雷達)和車(chē)廂內解決方案扮演了重要的角色。此外，工業(yè)和自動(dòng)化家居領(lǐng)域亦為3D傳感提供了發(fā)展機會(huì )。ams艾邁斯半導體大中華區銷(xiāo)售和市場(chǎng)副總裁陳平路說(shuō)道，我們不便對某具體客戶(hù)發(fā)表評論，但是我們相信在接下來(lái)的5年內3D傳感將成為智能手機新功能的最大趨勢，而我們可以順勢實(shí)現非常強勁的增長(cháng)。

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華捷艾米聯(lián)合創(chuàng )始人沈瑄看好蘋(píng)果的助推力，他分析，眾所周知，自從蘋(píng)果在去年10月發(fā)售iPh o n e X 以來(lái)，face ID熱潮開(kāi)始襲來(lái)，2017年第四季度銷(xiāo)售3870萬(wàn)臺，2018年第一季度約3000萬(wàn)部的銷(xiāo)量也足以表現出用戶(hù)及市場(chǎng)的反饋。我們認為蘋(píng)果的路線(xiàn)是正確的，并且由于iPhoneX的成功，蘋(píng)果在2018年也會(huì )將前置3D結構光方案導入到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(yíng)從去年就開(kāi)始積極地謀劃3D人臉識別，預計2018年下半年開(kāi)始安卓手機會(huì )出現3D結構光方案。

但不可否認現階段3D感測在利基型市場(chǎng)更為活躍，立普思股份有限公司執行長(cháng)Luke Liu向國際電子商情表示，考勤打卡、公共安全、工廠(chǎng)自動(dòng)化、地鐵系統等場(chǎng)景對3D感測的需求比較大。由于蘋(píng)果風(fēng)潮的帶動(dòng)，智能手機3D模組正在導入中，但價(jià)格尚高，約在30～50美金，而手機廠(chǎng)商普遍希望這一模組價(jià)格降至10～20美金方可更利于市場(chǎng)化。Luke說(shuō)立普思正致力于提供更優(yōu)性?xún)r(jià)比的3D模組，打入智能手機供應鏈。

蘋(píng)果定調3D結構光

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

目前國外能夠提供單目結構光方案的廠(chǎng)商包括PrimeSense(被蘋(píng)果收購)、微軟、谷歌等，國內廠(chǎng)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(jué)( 或專(zhuān)業(yè)稱(chēng)為3 D 成像) 與人臉識別并不是一一對應關(guān)系， 人臉識別目前也有2D、2.5D、3D多種方案。3D成像是一個(gè)基礎能力，主要是計算機視覺(jué)的一個(gè)分支，而且技術(shù)實(shí)現也有多種多樣，主流的有結構光、TOF以及雙攝，現在還有三攝，其中結構光也有散斑結構光、編碼結構光、雙目結構光等等，iPhoneX選擇的是散斑結構光，目前也是華捷艾米的主要技術(shù)方案，這是由于在手機前置的應用場(chǎng)景中，散斑結構光是目前最成熟并且性?xún)r(jià)比最高的選擇。3D成像提供了底層的技術(shù)能力，并由此讓設備具備了AR(增強現實(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(hù)新鮮的體驗。

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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(gè)時(shí)間點(diǎn)對3D感測市場(chǎng)不方便發(fā)聲，婉拒了采訪(fǎng)。而據模組廠(chǎng)商透露，目前高通+奇景的3D方案正在調試，奧比中光、華捷艾米等所用的方案，都需要與高通配合調試，安卓陣營(yíng)3D感測手機推出進(jìn)度將與這一進(jìn)程有關(guān)。

早在2016年，聯(lián)發(fā)科戰略入股奧比中光，后者研發(fā)專(zhuān)用于手機的前置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(cháng)黃源浩此前接受媒體采訪(fǎng)時(shí)表示，3D傳感攝像頭可實(shí)現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下一代攝像傳感技術(shù)。他同時(shí)表示，奧比中光Astra P研發(fā)成功后，已與國內Top 3的手機廠(chǎng)商展開(kāi) 合作，目前已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，預計在今年內，搭載有奧比中光前置3D攝像頭的智能手機將推向市場(chǎng)。

而據國際電子商情了解，業(yè)界也有指紋廠(chǎng)商等正在研發(fā)3D感測技術(shù)方案，希望以更高的性?xún)r(jià)比切入這一領(lǐng)域?？梢灶A見(jiàn)，隨著(zhù)廠(chǎng)商們技術(shù)方案的成熟，3D感測結構光市場(chǎng)將熱鬧非凡。

結構光、雙目立體成像、TOF用于智能手機，各有市場(chǎng)

目前行業(yè)內所采用的主流3D感測技術(shù)方案大約有三種：結構光、TOF飛行時(shí)間、雙目立體成像。如果說(shuō)蘋(píng)果采用的單目結構光是一種產(chǎn)業(yè)風(fēng)向，那么其他技術(shù)在智能手機3D感測功能上如何施展？

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Luke認為，這幾種技術(shù)將是各有市場(chǎng)的態(tài)勢。立普思近期已成功研發(fā)出用于A(yíng)ndroid手機的3D人臉識別及3D掃描技術(shù)，該整合方案主要為Android手機平臺提供如iPhoneX的3D人臉解鎖，除此還加上手持式3D掃描功能。這種主動(dòng)式立體深度感測技術(shù)利用投射主動(dòng)式紅外線(xiàn)光源到物體上，再利用兩個(gè)紅外線(xiàn)鏡頭獲取數據后進(jìn)行深度運算。搭配獨家研發(fā)出的3D掃描與臉部解鎖軟體即可以直接應用于A(yíng)ndroid手機上。目前需要外接一臺主動(dòng)式立體深度攝影機到Android手機的micro USB，立普思將推出一個(gè)可以直接整合到手機內部更小、更薄的模組。

目前立普思雙目3D攝像頭模組正在與歐美系、臺系智能手機廠(chǎng)商進(jìn)行研發(fā)試樣階段，預計今年底至19年初將正式量產(chǎn)。這也意味著(zhù)單目結構光并非手機3D感測唯一方案。Luke分析說(shuō)：“雙目立體感測比單目結構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度問(wèn)題，以立普思的雙目方案，硬件加軟件算法能夠與單目結構光參數相媲美。”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到20厘米至1.3米，同時(shí)所需功耗僅為800微瓦。據了解，英特爾Real Sense雙目深度攝像頭技術(shù)也在設計小型化方案，有望載入智能手機。立普思也是英特爾雙目方案的軟件算法供應商之一。

單目結構光方案通過(guò)將光源投射到被測物體上時(shí)，根據這些光柵的畸變來(lái)解調出被測物的三維信息。結構光方案適合于消費電子產(chǎn)品前置3D成像，用于近距離場(chǎng)景。沈瑄介紹，華捷艾米結構光方案具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：1)自有知識產(chǎn)權，與蘋(píng)果沒(méi)有專(zhuān)利問(wèn)題，華捷艾米的算法全部自研，公司從成立伊始就開(kāi)始3D方向的算法研究，經(jīng)過(guò)8年的迭代優(yōu)化以及在OTT市場(chǎng)的反復驗證。2)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，華捷艾米目前已經(jīng)與主芯片商、手機廠(chǎng)、光學(xué)模組廠(chǎng)、應用算法供應商合作，打通了從技術(shù)到生產(chǎn)的整個(gè)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(huì )提供SoC及IP授權等多種模式。4)供應鏈優(yōu)勢，華捷艾米在光學(xué)方案中，打破了蘋(píng)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芯片商的大力支持，從數據加密、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?jì)?yōu)、安全性高等特色。

所謂TOF飛行時(shí)間法3D成像，是通過(guò)給目標連續發(fā)送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過(guò)探測光脈沖的飛行(往返)時(shí)間來(lái)得到目標物距離。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(xiàn)發(fā)射器和接收器以及一顆動(dòng)作追蹤攝像頭，為實(shí)現AR功能提供了保證。業(yè)界一度認為蘋(píng)果也采用了TOF方案。它與結構光比較明顯的區別在于，在紅外光發(fā)射端，TOF基本不需要使用光學(xué)棱鏡，而結構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(guò)，一些手機搭載TOF方案實(shí)現AR功能的體驗并不太理想，Luke認為與設備不想占用太多CPU資源從而降低運行速度有關(guān)。立普思已為國際汽車(chē)電子大廠(chǎng)提供TOF方案，Luke看好手機TOF方案在VR、AR應用上實(shí)現更優(yōu)質(zhì)的體驗。至于在單目結構光方案上，立普思也在進(jìn)行研發(fā)。以L(fǎng)uke的看法，三大技術(shù)路線(xiàn)都將有可觀(guān)的應用市場(chǎng)，是并存的關(guān)系，因此皆有投入。

產(chǎn)業(yè)鏈的準備

結構光3D成像技術(shù)主要由4大部分組成，包括不可見(jiàn)光紅外線(xiàn)(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(jiàn)紅外光發(fā)射源(激光器或者LED)、準直鏡頭(WLO)、光學(xué)衍射元件(DOE)。而由于VCSEL光譜準確性更高、響應速度更快、使用壽命更長(cháng)、投射距離更長(cháng)，將成為不可見(jiàn)紅外光發(fā)射源的主流。準直鏡頭以WLO工藝為主，光學(xué)衍射元件DOE的制造門(mén)檻較高，通過(guò)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體的重點(diǎn)項目，并制定了清晰的戰略以引領(lǐng)3D傳感市場(chǎng)的發(fā)展。“基于公司自身的系統專(zhuān)業(yè)知識和解決方案能力，我們致力于在3D傳感的多個(gè)領(lǐng)域中制定詳細的發(fā)展路線(xiàn)，并為此投入了大量的研發(fā)資源。這種堅定的承諾使我們從眾多3D傳感領(lǐng)域參與者中脫穎而出，并逐漸獲得強有力的市場(chǎng)反饋。”

艾邁斯半導體集成式光學(xué)系統集成了行業(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。艾邁斯半導體還針對結構光、立體視覺(jué)和飛行時(shí)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(xiàn)，除了看到強勁需求外，艾邁斯半導體的制造能力也足以實(shí)現VCSEL技術(shù)差異化。

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

目前安卓陣營(yíng)的伙伴們都在努力爭取盡快將具有3D人臉識別及AR體驗的手機發(fā)布給用戶(hù)，但這還需要一段時(shí)間，沈瑄透露主要是新產(chǎn)品的生產(chǎn)加工需要一個(gè)過(guò)程，目前預計主要的手機廠(chǎng)推出的時(shí)間都在下半年，華捷艾米方案也正在導入幾家手機大 廠(chǎng)，目前的商用發(fā)布時(shí)間在2018年第三季度。

3D感測模組的量產(chǎn)仍需時(shí)間，且面臨一定的困難。據拓產(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(mén)檻主要有三：第一，高效率VCSEL組件生產(chǎn)不易，目前平均光電轉換效率僅約30%；第二，結構光技術(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；第三，3D感測模組生產(chǎn)過(guò)程需考慮熱漲冷縮的問(wèn)題，提高模組組裝的困難度。這些因素導致現階段3D感測模組的生產(chǎn)良率仍低。

沈瑄表示，目前3D視覺(jué)在智能手機供應鏈中，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(huì )有一些產(chǎn)能爬坡、良率提升的過(guò)程，蘋(píng)果的良率也是經(jīng)過(guò)大約10個(gè)月的時(shí)間才提高到商用量產(chǎn)的水平，我們認為這是合理并且正常的。

智能手機下一個(gè)標配 3D感測前景看好

“我們確實(shí)看到了手機廠(chǎng)商對3D傳感技術(shù)的濃厚興趣。我們也因此認為3D傳感技術(shù)勢必普及到智能手機，而且現在已經(jīng)是高端智能手機的標配了。”陳平路表示，3D傳感首先將應用在基于結構光實(shí)施的一些旗艦機型，而3D傳感在這個(gè)細分市場(chǎng)的全面普及將需要幾年時(shí)間。但隨著(zhù)時(shí)間的推移，根據具體不同的應用場(chǎng)景，市場(chǎng)上也將會(huì )出現成本更低的ToF( 飛行時(shí)間)和立體視覺(jué)解決方案，以幫助中端手機配備3D傳感技術(shù)。

2017年，艾邁斯半導體開(kāi)始在3D傳感上進(jìn)行投資，盡最大努力掌握這一高度復雜的技術(shù)，并預計在2019年實(shí)現更大規模與更高品質(zhì)的部署。這將成為艾邁斯半導體在智能手機3D技術(shù)和系統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/移動(dòng)設備市場(chǎng)實(shí)現，但汽車(chē)市場(chǎng)的應用將緊隨其后，很可能帶來(lái)比消費市場(chǎng)更大的發(fā)展商機。除此之外，艾邁斯半導體也逐步看到工業(yè)應用市場(chǎng)對3D傳感越來(lái)越感興趣。所有這些領(lǐng)域都是艾邁斯半導體關(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(chǎng)的方案。雖然VR(虛擬現實(shí))市場(chǎng)規模仍很小，但艾邁斯半導體也不會(huì )放棄任何機會(huì )。

廠(chǎng)商們堅信看好2018年底2019年初3D感測市場(chǎng)的爆發(fā)。沈瑄認為短期成本高、良率等問(wèn)題會(huì )導致在2018年3D結構光只適用在高端例如頂配的主芯片產(chǎn)品中，同時(shí)，他也堅信在2019年開(kāi)始爆發(fā)，會(huì )與指紋以及雙攝等技術(shù)導入到智能手機一樣，成為產(chǎn)品的標配。并且也看到在蘋(píng)果的產(chǎn)品序列中，2018年將會(huì )把3D結構光作為標配出現。

“就像蘋(píng)果將3D結構光從研發(fā)發(fā)展到商業(yè)銷(xiāo)售用了4年的時(shí)間，目前各大手機廠(chǎng)也都在協(xié)調技術(shù)到生產(chǎn)等環(huán)節，加快速度，但硬件的研發(fā)和生產(chǎn)確實(shí)需要一個(gè)過(guò)程，我們相信安卓陣營(yíng)大約爆發(fā)在2018年Q4。”

3D成像的市場(chǎng)非常大，人工智能已經(jīng)從文字、語(yǔ)音發(fā)展到了視覺(jué)，視覺(jué)的產(chǎn)品也會(huì )爆發(fā)式地出現在我們身邊，目前華捷艾米的3D視覺(jué)芯片主要將目光瞄準了四大市場(chǎng)方向：OTT、智能手機、IoT和車(chē)聯(lián)網(wǎng)。

在OTT領(lǐng)域，由于和其他家用電器設備或個(gè)人移動(dòng)設備相比，AR體感技術(shù)嵌入TV相對簡(jiǎn)單，嵌入良率高達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)設備中，應用于刷臉支付、智能新零售、高端社區/重點(diǎn)區域安防等時(shí)下較為熱門(mén)的場(chǎng)景。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應用，主要用作基于智能駕駛/無(wú)人駕駛車(chē)輛的車(chē)內AR顯示、駕駛員防疲勞監測、手勢識別等，在機器視覺(jué)上為未來(lái)的智慧交通體系提供強大而穩定的車(chē)輛行駛安全保證，這是華捷艾米未來(lái)的一大主攻方向。

立普思以提供視覺(jué)平臺整體解決方案服務(wù)各種3D感測應用，并提供客制化方案。在安防、零售、VR等應用上已取得廣泛應用。以安防為例，3D感測提供立體畫(huà)面，顯示空間分布，較2D平面圖形有更高的精準度。再如，商店進(jìn)行流量統計、客戶(hù)監測、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(lèi)應用的極致體驗，尤如亞馬遜GO的無(wú)人商店，將不可缺少對深度攝像頭的大量采用。

Luke表示，深度攝影機可謂集光學(xué)、電子、機構、平行處理、演算法、人工智慧于大成，在這機器視覺(jué)的年代，立普思將提供最完整的感知方案。包含安全監控、汽車(chē)輔助系統、無(wú)人機、混合式擴增實(shí)境、機器人相關(guān)應用、3D掃描等，使得各式機器視覺(jué)應用利用立普思提供之軟硬體方案，得以快速開(kāi)發(fā)出各種應用。