意法半导体ToF传感器首度现身苹果iPhone 7手机
2017-01-08 13:11:53   来源：微迷   评论：0   点击：

Chipworks发现iPhone 7使用了意法半导体（STMicroelectronics）的TOF传感器（ToF sensor）。这个非常好的产品方向并没有引起国内IC厂商的重视——飞行时间（Time of Flight, ToF）传感器，这项技术可以应用到自动驾驶、运动捕捉、室内导航、相机加速对焦等等很多的应用中，激光雷达（Lidar）和微波雷达也都是基于这项技术，市场拥有广阔前景。

除了iPhone这个市场领袖，其实在这之前，很多手机厂商已经集成了ST的ToF sensor，包括：华为P9，V8，联想 moto g4+， HTC M10，还有LG的非常多款手机。ToF Sensor的供应商很少，现在市面上能买到的可以集成到手机应用的ToF sensor只有STMicro能提供。国内的传感器厂商应该抓紧时间，跟进ToF sensor的技术发展，布局相应产品线。

在手机演变的过程中，一个鲜为人知的事实是：近接感测功能的开发，目的是为了在手机实际用于通话时节省电源以及暂停触控屏幕功能。基本上，这表示当你把手机贴近耳朵时，系统就会自动关闭屏幕(以及触控功能等任务)。

古早时代

在很久以前的那个古早年代中，还没有出现这样的产品，当时只有简单的光电二极管用于检测光量的变化。它在大部份的环境中都适用，但在某些情况下却起不了作用，例如遇到白胡子的老人时，这一点确实让制造商伤透脑筋。当然，手机的屏幕开启时，触控功能仍持续运作，不经意地碰触也可能让手机通话中断。显然地，苹果(Appple)智能手机iPhone 4就曾经因为出现这种特殊的错误而坏了名声。

主动式系统

因此，业界不久就导入了主动式系统，它通常结合了发光二极管(LED)与光传感器，以便在手机接近用户的脸庞时检测光的变化，并以来自LED的主动照明确认与脸部的邻近性。如果近接传感器接收到的反射光线超过预先定义的阈值位准，系统就会自动关闭屏幕。因此，必须先设定好阈值位准，才能使其几乎在100%的情况下都能起作用，而不至于受到相邻表面的反射率影响。

ToF测距传感器

如今，从Apple智能手机iPhone 6s过渡到新一代的iPhone 7，我们看到了在这一时间序列中的另一步进展。iPhone 6s采用LED+传感器的选择，而iPhone 7则似乎已经进入下一个阶段，并导入了飞行时间(time-of-flight；ToF)测距传感器。ToF测距传感器的优点在于它不必依靠反射的光量，而是实际测量光子从雷射二极管发射后的传输时间，而这一传输时间也与目标表面的反射率无关。

ToF传感器首度现身

我们最先在Blackberry Passport看到ToF测距传感器的采用，这支智能手机中让我们首次认识了这项技术概念——这是意法半导体(STMicroelectronics；ST)的三合一智能光学模块VL6180，整合了近接传感器、环境光传感器以及垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)光源。很快地，我们后来也在其他几款LG手机中发现这款组件：

近接传感器实际上是一种单光子雪崩二极管(SPAD)数组，它很幸运地可以被整合于一般的互补式金属氧化物半导体(CMOS)工艺中。

VL6180实际上有两个芯片上SPAD数组，以及环境光传感器。 VCSEL与该芯片共同封装，才能成就完整的单元。

今年1月，意法半导体宣布推出其第二代传感器——VL53L0，我们发现今年大约有6支手机都采用了这款传感器芯片，全部都来自亚太地区的手机制造商——别忘了，摩托罗拉(Motorola)如今已隶属于联想(Lenovo)了。

这两款产品都用于手机中，作为主相机的测距装置，而非近接传感器用于手机操作。相较于VL6180，VL53L0省去了环境光传感器，而其SPAD数组也加以改善了。

现在，我们取得了iPhone 7手机并为其进行拆解——当我们看着手机的自拍相机端，慢慢地拆下组装组件后发现，包括环境光传感器和LED/传感器模块都和先前拆解iPhone 6s机型时看到的不一样。

当我们把它们从模块中取出后仔细端详，它看起来真的很有ST的风格：看看这款芯片，它和前一代产品并不一样，但风格和芯片编号(S2L012AC)方式绝对和搭配两个SPAD数组的VL53L0/S3L012BA极其雷同。然而，这一次，ST改为将VCSEL接合在ToF芯片顶端，进一步实现更精巧的模块。

根据这些发现，我们认为可以断定这款近接传感器如今已经成为ToF测距传感器，也可以作为自拍相机的精确测距仪了。它同时还用于iPhone 7 Plus手机中，显示意法半导体也是Apple最新款手机的最大赢家之一。截至目前为止，虽然Apple或意法半导体都未发布任何相关讯息，但它却是我们在手机演进过程中看到的另一个微妙的进展。

在Chipworks/teardown团队的拆解过程中，我们还仔细观察了环境光传感器，事实上，它和iPhone 6s手机上所使用的是相同的，而且看起来十分传统。我们还不知道是谁家制造的，但它登上了苹果这个宇宙战舰！