3D视觉核心元器件厂商争先“亮肌肉”，揭秘技术发展趋势！
2020-12-03 19:44:50 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
以“3D视觉技术与应用”为主题的“微言大义”研讨会，从2017年3D视觉应用崭露头角起，一路陪伴着各类核心元器件技术不断演进，见证着国内外企业的成长，亲历着整个产业链的丰满。
『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术及应用』专题报道
——3D视觉核心元器件技术进展
随着3D视觉核心元器件技术的不断成熟，市场终端对技术的要求不断提升，核心元器件量产保障、产业合作共进等客观存在的问题依然制约着3D视觉产业应用的攀升。为此，麦姆斯咨询四年如一日，持续追踪3D视觉核心元器件的技术进展。2020年9月24日，『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术与应用』在上海跨国采购会展中心成功举办！在本场研讨会下午场中，Lumentum、纵慧芯光、CDA、柯泰测试、长光华芯、聚芯微电子、欧司朗、灵明光子等国内外3D视觉产业链厂商与现场观众分享了近年来所做出的努力和成绩。
『第三十届“微言大义”研讨会：3D视觉技术及应用』会场气氛热烈
1．Lumentum《用于3D视觉应用的多结可寻址VCSEL技术》
Lumentum亚太区资深FAE计超先生介绍了多结、可寻址VCSEL技术
Lumentum亚太区资深FAE计超先生从公司和产品概况、多结VCSEL技术特点及其应用，以及可寻址VCSEL类型和演进方向等三方面进行了深入的分享。计超先生首先介绍了Lumentum的主营业务，如数据中心和通讯、消费类应用以及高端激光器等；接着回顾了3D传感应用的发展历程，并对未来的热门应用进行了预测，重点介绍了Lumentum的3D传感光源产品在消费级应用和汽车级应用的布局及现状。计超先生表示：“2020年之前，3D传感遇到最大的问题是能够实现的应用不明确。但如今看来，除人脸识别外，AR应用将会成为2020年之后的新增长领域。AR应用的可发展空间非常大，只要硬件布局得足够多，其应用可覆盖很多领域。”
越来越多的3D传感应用落地
计超先生表示：“对3D传感解决方案来说，‘追求提升产品性能，同时降低成本’是永恒的主题。”因此要在解决方案的设计层面进行优化——多结VCSEL（也称：多层结VCSEL）因此而诞生。计超先生接着分析了多结VCSEL的诸多优势，如功率和PCE（电光转换效率）的提升、提供更高的功率密度、增加斜率效率、提升驱动电源等。接着，计超先生向现场观众展示了工作在iToF模式的单结VCSEL和三结VCSEL的性能表现。
接着，计超先生重点解释了可寻址VCSEL的重要性、类型以及演进方向。在介绍完成可寻址VCSEL的重要性后，计超先生向在场观众分享了Lumentum的可寻址VCSEL实现方式。计超先生认为“传统的iToF方案还会长期存在，并且持续提升分辨率，降低成本。与此同时，在硬件支持的情况下，例如点阵方式投射的dToF方案，可寻址VCSEL会更加适用。”
Lumentum的VCSEL产品旨在提升性能的同时降低成本
最后，计超先生表示：Lumentum提供多样的激光器产品，波长覆盖8XX nm到15XX nm范围，功率小到毫瓦（mW）级别，大到千瓦（kW）级别，都有成熟产品和解决方案。客户既可以在现有产品平台上选择，又可以灵活定制。Lumentum扎根中国20年，一直以积极开放的态度与客户共同成长，期待与客户一起，推动更多新功能、新解决方案，也推出更多新应用！
2．纵慧芯光《纵慧新一代VCSEL让3D摄像头看得更远、更清晰》
纵慧芯光联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟先生分析新一代VCSEL如何让3D摄像头看得更远、更清晰
纵慧芯光联合创始人兼亚太区CEO陈晓迟博士在简单介绍公司情况后，介绍了目前市场的VCSEL产品，并对全球VCSEL需求情况、纵慧芯光的市场地位，以及EEL、VCSEL、LED的对比分析。陈晓迟博士分析到，“到2025年，假设每年智能手机的出货量为10亿部，大约有2.5亿部会配置前置3D摄像头，近5亿部会配置后置3D摄像头，这对VCSEL需求量是巨大的！2019年在安卓智能手机3D ToF摄像头的VCSEL厂商中，纵慧芯光已经占据了全球32.6%的市场份额，位列第二。”
接着，陈晓迟博士为现场观众分析了纵慧芯光的产品情况，纵慧芯光面向消费类应用的VCSEL产品波长主要有850 nm和940 nm，功率范围从5毫瓦到瓦级别，最高功率超过10瓦。同时，陈晓迟博士重点向观众展示了纵慧芯光消费类VCSEL产品的可靠性水平和量产保障能力。
纵慧芯光面向消费类应用已推出的VCSEL产品
演讲最后一部分，陈晓迟博士为观众重点介绍了纵慧芯光的下一代VCSEL产品——多结VCSEL。针对业界对VCSEL提出的更高要求，有了较为统一的认知——VCSEL从单结向多结发展。相比单结VCSEL，多结VCSEL将多个PN偏置结在垂直方向上串联，能输出更高的峰值功率，并提供更佳的信噪比，所需驱动电流更小，有助于降低整个系统的功耗。在相同光功率需求下可减小芯片尺寸，因此相比单结VCSEL优势明显，从而成为未来汽车激光雷达光源的最佳选择。
多结VCSEL的结构、性能优势
3．CDA《CDA先进微纳光学技术在消费电子领域的应用》
CDA销售总监董诚先生诠释微纳光学元件在消费电子领域的应用
CDA销售总监董诚先生在本次演讲中就CDA公司概况以及CDA能为汽车激光雷达、消费类3D视觉产业带来的价值进行了深入分享。CDA作为一家晶圆级微光学元件供应商，产品覆盖DOE（衍射光学元件）、ROE（折射光学元件）、HOE（全息光学元件）等各类光学元件，并已应用于消费电子、汽车和工业等目标市场。定制化服务是CDA的特色。
CDA定制化服务特色
接着，董诚先生向大家介绍了CDA从样品到量产的过程中，为保障产品性能一致性所做出的努力。CDA的整个样品产出周期大约为4~8周，为满足中国客户快速迭代的需求，目前已提速到3~6周。董诚先生详细介绍：“为保证量产阶段产品质量的一致性，CDA在样品阶段采用与量产阶段完全相同的生产机台。在样品阶段提供完整的测试项目，如：功能性测试、机械性测试、可靠性测试，以及光学测试如视场角（FOV）、均匀性、零级衍射、衍射效率等项目。除了器件级测试，我们还能提供模组级测试。”
CDA产品在消费电子领域的优势展示
CDA自从2008年首个消费电子项目量产开始，已经与客户合作并交付了非常多的百万件级项目。另外，董诚先生介绍，CDA通过产品、原材料、运营和制程四个纬度保证自身在制造领域的优势。演讲最后，董诚先生表示：“经过两年多来中国本土团队与德国团队的协调，德国总部已经适应中国高科技公司‘996’的工作方式，今年已经创造了3周向中国客户交付样品的记录。CDA能够快速响应客户需求，为中国客户提供灵活、经济有效且高品质的定制化服务！”
4．柯泰测试《定制化测试服务助力VCSEL产业发展》
柯泰测试总经理张骞先生介绍VCSEL定制化测试服务
演讲伊始，柯泰测试总经理张骞先生首先坦诚地表示：“我们从2017年开始涉足消费类VCSEL的系统化测试，而在这之前我们主要从事光通信VCSEL的测试。坦白来说，最初我们也不知道怎么测，摸着石头过河，才有了今天的成绩。发展到现在，除了手机应用，已经涌现出更多VCSEL的新应用。每项新应用在落地之前，往上游追溯，都涉及元器件的测试问题。”接着，张骞先生畅谈了柯泰测试近一年来的快速发展和最新研发成果。
接下去，张骞先生从六大模块详细讲解了柯泰测试针对VCSEL测试总结的经验，六大模块分别为LIV模块、近场光学分析、远场光学分析和人眼安全、TR/TF测试、温漂测试和系统校准。每个模块提供不同性能的选择。同时，根据客户的被测件特性，辅以有针对性的测试设备、测试夹具和方法，极大优化用户的定制体验：可简可全，可丰可俭，可手动可自动，可研发可量产。
柯泰测试的VCSEL六大测试模块（部分展示）
除了VCSEL六大测试模块，张骞先生还为现场观众介绍了柯泰测试可为VCSEL企业提供的四大产品服务类型：（1）为没有精力做测试研发的客户提供成熟可量产测试服务的机台；（2）为有商业机密考量的客户提供测试流程设计、测试夹具制备、测试软件和数据对接等方面的服务；（3）根据客户的具体需求提供高性价比的硬件供应；（4）为客户提供VCSEL代测服务并出具完整的测试报告。
柯泰测试为VCSEL企业提供的产品和服务
演讲最后，张骞先生向在场观众详细介绍了柯泰测试对未来几年3D传感VCSEL测试服务的规划。张骞先生总结道，柯泰测试已经具备为VCSEL全产业链及各关键部件提供完整测试系统的能力；柯泰测试的责任和角色，是帮客户在新产品导入时就提供可定制化测试服务；在VCSEL测试领域，柯泰测试的使命是为客户节约时间、提高效率、加快产品推向市场的速度，真正地助力VCSEL产业发展！
5．长光华芯《半导体激光器（VCSEL）的3D传感技术》
长光华芯激光系统事业部总经理吴真林先生分享基于VCSEL的3D传感技术
长光华芯激光系统事业部总经理吴真林先生主要从3D视觉市场与应用、3D视觉技术路线、3D视觉元件技术、3D视觉供应链、VCSEL制造技术、长光华芯VCSEL产品以及国内VCSEL产业格局等方面，对VCSEL产业链的发展进行思考和展望。
吴真林先生首先从3D视觉的主流应用入手，介绍了3D视觉与生物识别、人工智能、体感交互、VR & AR和自动驾驶等新技术领域相结合的新发展。在3D技术路线的介绍中，分析了三类主流技术的原理、特点、优缺点及应用作了对比。随后，吴真林先生为现场观众分析了3D核心部件技术，3D结构光摄像头主要由发射端（IR Projector，主要为红外光发射器IR LD或VCSEL）、接收端（IR Camera，主要为红外光图像传感器）、RGB可见光摄像头、专用图像数据处理模组等四部分组成。
dToF是3D传感技术的下一个热点
吴真林先生在介绍3D视觉产业链时表示，整个3D视觉产业链包括系统整体解决方案厂商、软件算法厂商、发射端泛光照明器、接收端近红外摄像头模组四大主要环节，预估2023年3D摄像头模组市场规模将达到155亿美元。接着，吴真林先生又为大家整合分析了ToF 3D视觉产业链、结构光3D视觉产业链、VCSEL供应链等重要产业信息。
全球3D视觉产业链
在VCSEL制造技术板块，吴真林先生凭借长光华芯多年积累的技术经验，总结出了VCSEL工艺制程的三大环节和15道主要工序。在展示长光华芯研发现状和强大的研发团队后，他还展示了长光华芯五大产品系列产品以及自有的完整工艺平台和量产线。
演讲最后，吴真林先生从中国半导体芯片发展的技术、资金、人才、市场等方面展开分析，毫不藏私地与现场观众分享自己从业多年的国产芯片产业的心得和思考，表示“中国不缺设计公司，缺少的是行业的合力前行”，并呼吁国内品牌客户多给自家人机会，呼吁投资在产业链短缺环节，呼吁政策指导支持和建立行业秩序，呼吁行业精英谦虚务实做好产业，呼吁有集中行业力量办大事的行动！
6．聚芯微电子《ToF技术与应用浅析》
聚芯微电子联合创始人兼CMO孔繁晓先生分享对ToF技术与应用的理解
在本次演讲中，聚芯微电子孔繁晓先生主要与现场观众分享了创业多年来对3D视觉行业的感悟、经验和畅想。首先，孔繁晓先生根据智能手机、刷脸支付、无人机以及AR & VR等新兴市场讲解了3D市场视觉的现在和未来。在介绍3D视觉主流技术时，孔繁晓先生认为：双目、结构光、ToF等技术之间很难明确谁主胜负，从整体应用领域来看，它们更多体现的是互为补充，在不同场景中有着各自的优势。从技术本身对比而言，综合对于环境光的适应性和应用范围等因素，dToF优势非常明显。
ToF技术分析
随后，孔繁晓先生分析了ToF市场发展趋势，并分别针对ToF技术在智能手机、金融支付、智能机器人以及AR & VR等新兴市场的应用趋势做了解析和预测。孔繁晓先生表示，从长期发展角度来看，他更看好3D人脸识别和生物识别支付等技术在中国市场的发展。
接着，孔繁晓先生介绍了聚芯微电子在今年上半年发布的第一代iToF产品，也是已实现量产的产品——SIF2310，这款产品的优异性能使得其可以被广泛应用于消费电子、工业类以及安防类应用，目前正在被多个客户Design In。而第二代产品SIF2610也将在年内如期和大家见面，具备更高的分辨率（VGA）和更小的像素尺寸（5um）、更高的精度（测量误差<0.2%）、极低的系统功耗以及系统兼容性；将会为智能手机以及刷脸支付领域带来全新的体验。
演讲的最后，孔繁晓先生从公司核心业务、团队情况、产品以及生态链等方面介绍了聚芯微电子的情况。孔繁晓先生表示：从产业链角度，聚芯微电子是一家芯片公司，我们提供的是传感器，我们也会把方案形成模组、提供底层基础算法，但是应用层的工作需要交给更专业的公司去实现。
7．欧司朗《欧司朗VCSEL，让3D走近生活》
欧司朗红外与传感器市场经理熊丽媛女士分享VCSEL如何让3D走近生活
欧司朗红外与传感器市场经理熊丽媛女士本次演讲向在场观众分享了欧司朗对“3D传感市场、3D传感光源选择”的理解，欧司朗VCSEL技术和产品组合、实际应用案例情况，同时展示了欧司朗在3D传感VCSEL领域的全面优势。
熊丽媛女士重点介绍了欧司朗在传感领域的布局，主要提供红外LED、VCSEL以及相关传感器，应用于智能手机人脸解锁、可穿戴设备（如智能手环）的心率血氧检测、安防监控、辅助驾驶等领域。欧司朗产品线覆盖了人类生活的方方面面，完美地实现了产品宽度和深度的结合，而且在每个领域都深耕细作，有很多技术沉淀和应用案例。
欧司朗LED和VCSEL全球业务布局一览
欧司朗是此次演讲企业中唯一一家同时布局LED、EEL和VCSEL的公司。得益于欧司朗的全球化布局，不管是LED还是VCSEL，从研发、设计、生产，到封装、测试，欧司朗覆盖了整个产业链的全部环节。熊丽媛女士随后对LED、VCSEL、EEL三者进行比较，凸显出VCSEL的优势，向观众证明：VCSEL定会成为3D传感市场潜力最大的产品。
欧司朗解决方案分享
演讲最后，熊丽媛女士重点分析了欧司朗自身的技术优势和产品组合，欧司朗已布局了丰富的VCSEL芯片产品线，同时还向观众分享了欧司朗与全球客户完成的VCSEL成功应用案例。展望未来，VCSEL让3D传感更多地走进我们的生活。
8．灵明光子《灵明光子单光子图像传感器（SPADIS）助力消费电子领域dToF应用》
灵明光子联合创始人、董事长兼CTO臧凯先生分享灵明光子单光子图像传感器（SPADIS）在消费电子领域dToF的应用
灵明光子臧凯先生通过介绍dToF所具备的优势以及在3D传感相关领域的应用开始了本次研讨会的最后一场精彩演讲。臧凯先生表示：“dToF早在医疗和工业领域得到应用，最近因在iPad Pro中采用，凭借其更低的功耗、更好的3D成像质量，而在消费领域得到重视。”
dToF相关应用介绍
臧凯先生解析了SPAD在dToF方案中的工作原理。接着，与现场观众分享了SPADIS制造工艺，以及在消费电子领域的应用。臧凯先生解释：目前认为SPADIS有两大类主流制程：前照式（FSI）和背照式混合键合（BSI 3D Stacking），二者的优劣势、适用产品大相径庭。灵明光子推出了两条SPAD产品线：一条是把多个SPAD并联形成硅光子倍增管SiPM，主要针对激光雷达等职能系统；另一条则是通过阵列化方式形成单光子成像阵列SPADIS，主要应用于智能手机等消费电子领域。
灵明光子的两条SPAD产品线
演讲最后，臧凯先生分享了灵明光子的技术规划。臧凯先生说道：“我们把SPAD探测器的光子探测效率逐步从3%提升到现在的10%以上，并且未来还会进一步提升，同时我们的实际应用场景将在汽车电子和消费电子类领域取得进展。”
结束语
“可提升产品性能 + 降低成本”的多结VCSEL、新一代热点技术dToF均是3D视觉核心元器件技术近年在成熟和成长中探索出的新趋势！但无论器件设计如何巧夺天工，器件的制造与测试的配合都是其成功与否的决定性因素，核心元器件供应链的保障能力也是3D技术产业发展的基础！以“3D视觉技术与应用”为主题的“微言大义”研讨会，从2017年3D视觉应用崭露头角起，一路陪伴着各类核心元器件技术不断演进，见证着国内外企业的成长，亲历着整个产业链的丰满。期待2021年我们再次相聚，期待2021年3D视觉核心元器件厂商在技术高歌、应用丰富的大环境中，创造出更具特色的产品和更广阔的天地！
公开版演讲报告下载地址：https://www.memseminar.com/30/
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