傳FPC尋找中國(guó)買(mǎi)家：匯頂科技/信維通信積極搶進(jìn)3D攝像頭

　　DOE：3D攝像頭中的大腦

　　從信維通信以及匯頂科技來(lái)看，兩者在進(jìn)軍3D攝像頭產(chǎn)業(yè)中，均布局了該產(chǎn)業(yè)鏈中的DOE，即衍射光學(xué)元件。在近期手機(jī)報(bào)在線(xiàn)舉辦的AI手機(jī)高峰論壇中，馭光科技副總經(jīng)理張?jiān)獎(jiǎng)P詳細(xì)了DOE在3D攝像頭中的重要性——堪比3D攝像頭中的大腦!

　　據(jù)張?jiān)獎(jiǎng)P介紹，DOE是基于光波的衍射理論。DOE就是基于入射去實(shí)現(xiàn)初射光長(zhǎng)的器件，在DOE的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需要通過(guò)計(jì)算。比如從A到B，DOE的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)，可能有上億條路，而通過(guò)大量的計(jì)算來(lái)找到最優(yōu)的路，這就是DOE實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。

　　第二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)。DOE有非常微小的微結(jié)構(gòu)在上面，通過(guò)微結(jié)構(gòu)的排布實(shí)現(xiàn)目標(biāo)光場(chǎng)的分布，而微型結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是一定要借助于半導(dǎo)體制造工藝。最終在基片上通過(guò)刻蝕形成臺(tái)階裝或者連續(xù)浮雕結(jié)構(gòu)，形成同軸再現(xiàn)，且具有極高衍射效率的光學(xué)元件。

　　與傳統(tǒng)幾何光學(xué)的元件相比，DOE具有三個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)，擁有更復(fù)雜的光場(chǎng)分布，同時(shí)兼顧微型化與集成化。目前三種主流技術(shù)如結(jié)構(gòu)光、TOF及雙目方案都要用到DOE。而在3D系統(tǒng)特別是手機(jī)3D系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，最大的難點(diǎn)也在于DOE，因此它被稱(chēng)為3D視覺(jué)系統(tǒng)的大腦。

　　以iPhone X為例，iPhone X里面至少有兩個(gè)地方用到了DOE，一個(gè)是點(diǎn)陣注射器，還有一個(gè)是泛光燈。它的3D攝像頭的工作機(jī)理是通過(guò)具有編碼的散光點(diǎn)，捕捉以后，算法解析就得出人臉深度信息。

　　那么DOE到底能做什么呢?第一個(gè)是結(jié)構(gòu)光中用到的散斑投射，張總還在后面加了一個(gè)基于VCSEL實(shí)現(xiàn)的散斑結(jié)構(gòu)光。還有一種方案是使用DFB光源，也可以稱(chēng)之為邊發(fā)射激光器。雖然同樣是結(jié)構(gòu)光的方案，有可能解決算法都可以通用，而對(duì)于DOE來(lái)說(shuō)是完全不同的設(shè)計(jì)，需要密切關(guān)注均勻度和衍射效率的參數(shù)。

　　在DOE實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，DFB提出的零級(jí)衍射要求，張總表示馭光光電通過(guò)專(zhuān)有的技術(shù)實(shí)現(xiàn)零級(jí)衍射的完全消除，可以達(dá)到0。零級(jí)衍射的完全消除有兩個(gè)重要作用：一是人眼安全。零級(jí)的存在是有一個(gè)很集中的能量存在，它容易造成人眼損傷，把零級(jí)消除，能大大提高安全性能;

　　二是能量利用效率，零級(jí)實(shí)際上是無(wú)用的信號(hào)，它的存在分擔(dān)了很多有用的能量，把它消除，自然就能提高有用信號(hào)的能量分布。因此在同樣的目標(biāo)光場(chǎng)情況下，可以實(shí)現(xiàn)用更低能耗的光源，降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。

　　DOE還可以做Diffuser，叫勻光片，所有的Diffuser都有一個(gè)模糊區(qū)，是噪聲，是無(wú)用的信號(hào)。通過(guò)DOE的設(shè)計(jì)可以減少Diffuser區(qū)域的存在，從而降低功耗，提高利用率。當(dāng)然，DOE在其他領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，比如掃碼裝備，全息投影鍵盤(pán)以及輔助對(duì)焦等數(shù)碼周邊等產(chǎn)品。

　　DOE擴(kuò)散片和WLO準(zhǔn)直鏡頭是3D Sensing模組的核心光學(xué)元件，價(jià)值量高，不同于傳統(tǒng)光學(xué)元器件競(jìng)爭(zhēng)激烈，DOE擴(kuò)散片、WLO淮直鏡頭是新型光學(xué)元件市場(chǎng)剛剛起步，競(jìng)爭(zhēng)格局良好。

　　VCSEL：3D人臉識(shí)別發(fā)收光源

　　那么，VCSEL在3D攝像頭中又有多么重要呢?從3D攝像頭模塊的結(jié)構(gòu)來(lái)分析，3D攝像頭需包含一個(gè)發(fā)射器模塊與一個(gè)接收器模塊，其中，在發(fā)射器模塊中，除了晶圓級(jí)光學(xué)組件(WLO)之外，最關(guān)鍵的零件就是VCSEL，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，VCSEL是3D攝像頭中的紅外線(xiàn)光源，沒(méi)有這個(gè)光源，就無(wú)法做出面部識(shí)別，也就無(wú)法發(fā)射或接收。由此可見(jiàn)VCSEL在3D攝像頭的重要性!這也是匯頂科技要布局VCSEL的原因所在!

　　去年年底，激光芯片供應(yīng)商Finisar頗為搶眼，而這正是來(lái)自蘋(píng)果公司3.9億美元的預(yù)付款所致，一時(shí)之間，業(yè)內(nèi)外人士對(duì)VCSEL芯片的關(guān)注度也拔高了一層。此外，相關(guān)消息稱(chēng)，蘋(píng)果這一舉動(dòng)正是擴(kuò)充VCSEL芯片在美國(guó)德州謝爾曼市的的工廠(chǎng)產(chǎn)能，預(yù)計(jì)新增加的產(chǎn)能可在2018年下半年投入運(yùn)營(yíng)。

　　據(jù)悉，F(xiàn)inisar生產(chǎn)的VCSEL芯片用于iphoneX和AirPods距離傳感器，事實(shí)上，對(duì)于VCSEL芯片在移動(dòng)通訊上的運(yùn)用情況，蘋(píng)果也曾表示，蘋(píng)果公司第四季度采購(gòu)的VCSEL將是全球去年VCSEL產(chǎn)能的10倍。

　　由此可見(jiàn)，蘋(píng)果新機(jī)搭載該產(chǎn)品的同時(shí)也開(kāi)啟了VCSEL芯片在消費(fèi)類(lèi)電子的大門(mén)，而這也足以說(shuō)明未來(lái)蘋(píng)果在其消費(fèi)類(lèi)電子端大力推動(dòng)VCSEL芯片的意愿。而一部iphone X上需要搭載3顆VCSEL芯片。

　　隨著蘋(píng)果iPhone X采用VCSEL，也帶動(dòng)了該產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)需求，并催生了一大批企業(yè)布局該領(lǐng)域!這場(chǎng)密集布局高峰始于2017年，2017年年底，蘋(píng)果的3.9億美元的預(yù)付款就對(duì)外釋放出VCSEL芯片的市場(chǎng)信號(hào)。不久后，VCSEL芯片布局該市場(chǎng)的信號(hào)更是一道緊接著一道。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止目前，國(guó)內(nèi)布局該領(lǐng)域的廠(chǎng)商超過(guò)10家。其中最關(guān)注的莫過(guò)于武漢光迅科技、江蘇華芯、山東太平洋、深圳源國(guó)、國(guó)星光電、華工科技、三安光電以及臺(tái)灣廠(chǎng)商全新光電、晶元光電、環(huán)宇及給蘋(píng)果供應(yīng)商VCSEL芯片的穩(wěn)懋。

　　筆者日前獲悉，在這場(chǎng)布局中，上游LED外延片和芯片制造商晶元光電在光通訊用的VCSEL已新增客戶(hù)認(rèn)證，并接獲25G VCSEL訂單，據(jù)相關(guān)人員透露，今年還會(huì)再新增客戶(hù)，且3D感測(cè)也在客戶(hù)的認(rèn)證中。

　　除上述外，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，微電子和光電子外延片生產(chǎn)商全心光電以及晶元光電將分別在第二季度和第三季度開(kāi)始生產(chǎn)6英寸VCSEL外延片。據(jù)了解，由于安卓智能手機(jī)廠(chǎng)商預(yù)計(jì)將跟隨iphone X采用VCSEL二極管實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別，所以全球?qū)?英寸VCSEL外延片的需求一直處于增長(zhǎng)趨勢(shì)。

　　但之前4寸VCSEL晶圓一直是行業(yè)主流，所以國(guó)內(nèi)外VCSEL廠(chǎng)商都開(kāi)始增加MOCVD設(shè)備。據(jù)悉，目前作為蘋(píng)果公司VCSEL晶圓的獨(dú)家供應(yīng)商，半導(dǎo)體外延材料主要供應(yīng)商英國(guó)IQE公司預(yù)計(jì)將從2018年開(kāi)始的3 - 5年內(nèi)增加40-60臺(tái)MOCVD設(shè)備用于生產(chǎn)6英寸VCSEL晶圓，屆時(shí)將成為全球最大的晶圓供應(yīng)商。

　　而與此同時(shí)，中國(guó)LED外延晶片和芯片制造商三安光電也將增加MOCVD設(shè)備，其中一些將用于生產(chǎn)6英寸VCSEL晶圓，目前全新光電正在使用兩臺(tái)MOCVD設(shè)備進(jìn)行6英寸VCSEL晶圓的研發(fā)工作，并將在今年第二季度再增加4—6臺(tái)。

　　有消息表示，晶元光電已經(jīng)向光通信旗艦制造商出貨了4英寸VCSEL外延片，從2018年第三季度開(kāi)始，晶元光電將通過(guò)改造目前用于生產(chǎn)6英寸LED晶圓的10—15臺(tái)MOCVD設(shè)備，生產(chǎn)6英寸VCSEL晶圓。據(jù)稱(chēng)，10多個(gè)潛在客戶(hù)正在驗(yàn)證晶圓光電的6英寸VCSEL晶圓。

　　早前，有業(yè)內(nèi)人士曾對(duì)筆者表示，以前做一些LED芯片的廠(chǎng)商，現(xiàn)在也開(kāi)始改造設(shè)備進(jìn)軍VCSEL芯片市場(chǎng)，而這在LED芯片領(lǐng)域，已經(jīng)不是一兩家，數(shù)量高達(dá)7—8家。這也可以看出，在VCSEL領(lǐng)域市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是何等的激烈，基本上都是一些上市公司大玩家!

　　WLO晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭：群雄并起

　　所謂WLO晶圓級(jí)光學(xué)器件，是指晶元級(jí)鏡頭制造技術(shù)和工藝。與傳統(tǒng)光學(xué)器件的加工技術(shù)不同，WLO工藝在整片玻璃晶元上，用半導(dǎo)體工藝批量復(fù)制加工鏡頭，多個(gè)鏡頭晶元壓合在一起，然后切割成單顆鏡頭，具有尺寸小、高度低、一致性好等特點(diǎn)。光學(xué)透鏡間的位置精度達(dá)到nm級(jí)，是未來(lái)標(biāo)淮化的光學(xué)透鏡組合的最佳選擇。

　　與傳統(tǒng)光學(xué)透鏡加工不同的是，WLO工藝更加適合移動(dòng)端消費(fèi)電子設(shè)備。特別是在3D視覺(jué)發(fā)射端結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況下，光學(xué)器件采用WLO工藝，可以有效縮減體積空間，同時(shí)器件的一致性好，光束質(zhì)量高，采用半導(dǎo)體工藝在大規(guī)模量產(chǎn)之后具有成本優(yōu)勢(shì)。

　　而WLO光學(xué)鏡頭市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出了一批廠(chǎng)商，最為典型的當(dāng)屬瑞聲科技。據(jù)了解，2017年其開(kāi)始批量生產(chǎn)智能手機(jī)相機(jī)塑料鏡頭并向主要中國(guó)客戶(hù)出貨。其表示：“我們對(duì)于達(dá)到每月生產(chǎn)1000萬(wàn)只(規(guī)格不低于5P或13M)的目標(biāo)深感欣慰，并將每月產(chǎn)能提高至2000萬(wàn)只”。此外，據(jù)其強(qiáng)調(diào)：“生產(chǎn)產(chǎn)量及利潤(rùn)不斷提高，且我們意識(shí)到隨著產(chǎn)能擴(kuò)充仍有進(jìn)一步提升空間。2017年其開(kāi)始推廣晶圓級(jí)玻璃鏡頭及玻璃塑料混合鏡頭?！?/p>

　　瑞聲科技認(rèn)為，基于晶圓級(jí)玻璃技術(shù)(WLG)的混合鏡頭(Hybrid Lens)已經(jīng)應(yīng)用在3D結(jié)構(gòu)光方向。相信WLG的獨(dú)特性能在3D攝像頭產(chǎn)品的應(yīng)用前景廣闊，消費(fèi)者對(duì)于攝影體驗(yàn)要求的不斷提升使得客戶(hù)對(duì)基于晶圓級(jí)玻璃技術(shù)(WLG)的混合鏡頭(Hybrid Lens)所帶來(lái)的大光圈，低雜光，小尺寸等性能高度關(guān)注，有助于加快項(xiàng)目的落地。

　　目前瑞聲科技已經(jīng)規(guī)劃每月500萬(wàn)只晶圓級(jí)玻璃鏡片的產(chǎn)能，未來(lái)將持續(xù)加速產(chǎn)能擴(kuò)張及項(xiàng)目拓展。以5P為主(少量4P)塑料鏡頭2017年底月出貨量已超過(guò)1000萬(wàn)只，已順利開(kāi)展主流客戶(hù)項(xiàng)目，目前產(chǎn)能已達(dá)到每月2000萬(wàn)只，未來(lái)將持續(xù)加速產(chǎn)能擴(kuò)充。

　　在光學(xué)鏡頭市場(chǎng)，還要奇景和高通，其實(shí)早在2017年9月30日，高通就和奇景共同宣布，將會(huì)結(jié)合兩者的技術(shù)，一起推出Slim(Structured Light Module)3D攝像頭整體解決方案，產(chǎn)品預(yù)計(jì)明年第 1 季量產(chǎn)。

　　早在2017年上半年，當(dāng)時(shí)據(jù)奇景表示：今年上半年?duì)I業(yè)費(fèi)用增加，5成都用于擴(kuò)充晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭 (WLO) 產(chǎn)能，而WLO產(chǎn)品則是搶攻未來(lái)3D涉嫌愛(ài)你給他的重要工具，新產(chǎn)能預(yù)計(jì)第3季就開(kāi)始放量。

　　為WLO產(chǎn)能，奇景還將新建一棟新廠(chǎng)，該新廠(chǎng)位在奇景臺(tái)南樹(shù)谷園區(qū)總公司附近，主要容納8寸玻璃WLO產(chǎn)品線(xiàn)、下一代12寸晶圓LCOS，及提供迫切需要的額外辦公室空間，新廠(chǎng)將在2018年初完工，而新的WLO產(chǎn)能，則預(yù)計(jì)今年第3季會(huì)陸續(xù)放量。奇景強(qiáng)調(diào)，晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭(WLO)產(chǎn)品線(xiàn)，由于主要擴(kuò)增實(shí)境AR客戶(hù)停止出貨，使得第2季營(yíng)收持續(xù)下降。

　　瑞聲科技主要推的是光學(xué)鏡頭，而奇景光電同樣如此，但是據(jù)市場(chǎng)預(yù)計(jì)，未來(lái)蘋(píng)果鏡頭將會(huì)以“玻璃+塑膠”為主，蘋(píng)果手機(jī)到1200萬(wàn)畫(huà)素，堆迭6片塑膠鏡頭，厚度已超過(guò)機(jī)身，今年流行混合鏡p加g，也就是玻璃加塑膠。業(yè)界稱(chēng)為Hybridlens，或是硅膠光學(xué)。而康控則是推出硅膠方案已經(jīng)送給半導(dǎo)體廠(chǎng)商認(rèn)證!

　　無(wú)疑，從當(dāng)前智能手機(jī)亮點(diǎn)來(lái)看，除了已經(jīng)成功大范圍推廣的全面屏以外，其次當(dāng)屬3D攝像頭和屏下指紋，從一定的程度上來(lái)看，兩者具備一定的競(jìng)爭(zhēng)性!且當(dāng)前屏下指紋雖有商用，但長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，其市場(chǎng)空間到底有多大依然是個(gè)謎，且在該市場(chǎng)具備高度的“壟斷性”!

　　其次從3D攝像頭產(chǎn)業(yè)來(lái)看，最為核心的莫過(guò)于DOE、VCSEL以及WLO晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭，這三大板塊作為3D攝像頭價(jià)值占比最高的業(yè)務(wù)，也吸引了眾多上市巨頭布局，當(dāng)然，其中不乏一些搶熱門(mén)概念的企業(yè)!從信維通信來(lái)看，其布局的DOE以及WLO晶圓級(jí)光學(xué)鏡頭，而匯頂科技則主要局部在3D人臉識(shí)別方案，并且抓住芯片端的DOE和VCSEL芯片!但就DOE、VCSEL以及WLO三方面，對(duì)于信維通信以及匯頂科技而言均是新的業(yè)務(wù)和新的方向，且在這幾大產(chǎn)業(yè)強(qiáng)者不少，至于兩者是否能夠脫穎而出，則需要市場(chǎng)來(lái)驗(yàn)證!