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爱集微APP|【芯调查】用1年时间突围！苹果、华为们加持的ToF有何底牌( 三 )


拓墣产业研究院研究经理蔡卓卲也表示：“手机品牌厂导入ToF镜头 ， 现阶段是取代景深镜头 ， 并提供更好的拍照效果 ， 做为多镜头的规格竞赛 ， 不过长期而言 ， 是着眼于未来5G时代的AR应用展开的铺路 。 ”
要推动应用发展 ， 需要头部厂商发力 ， 苹果已经给了很好的示范作用 。 利用dTOF摄像头 ， iPad pro可以实现很多好玩又适用的AR应用 。 如果同预测一样 ， 苹果在今年9月份发布的iPhone 12上配备ToF摄像头 ， 一个AR硬件生态就会显露雏形 。
国内手机厂商方面 ， 华为对ToF的热情度最高 ， 也有一个明晰的发展路径 。 在P40系列的同时 ， 华为推出了基于华为河图技术的AR地图 。 这款AR地图可实现具有厘米级3D地图精度 ， 1：1还原真实世界;高精度空间计算;AI、3D物体识别;虚实光影追踪等能力 。 华为用ToF的空间感知能力与彩色摄像头的高质量成像能力结合 ， 实现真实世界人物与虚拟数字内容逼真的实时遮挡效果 。
据了解 ， 华为的思路是要实现地球级的XR ， 要做到全场景覆盖 ， 同时扩展到10米以上的应用 。 如此宏伟的架构 ， ToF就是其中必不可少的一环 。
放眼手机之外 ， ToF也在其他领域不断进行尝试 。 近期 ， 科沃斯等厂家在扫地机器人中使用了ToF相机 ， 替换了传统的激光雷达 ， 在整体成本大幅下降的同时 ， 产品也更加小巧、轻薄 。 还有汽车中的驾驶者疲劳监测、替代固体激光雷达、自动泊车 ， 都是ToF理想的应用场景 。 只是这些应用都还处于起步阶段 ， 尚难以拉动产业增长 。
据IHS Markit报告 ， ToF未来主要的应用市场还是来自智能手机市场 ， 预计2020年对应市场规模超过6亿美元 ， 占整个市场的90%以上 ， 其次是平板电脑市场、建筑物检测、智能家居、汽车中控、无人机等应用领域 。
国内供应链兴起
“今年的市场规模比去年扩大了好几倍 ， 而且客户也都知道ToF是怎么回事 ， 该怎样用了 。 ”这是刘洋对市场的切身感受 。
这番改变的背后 ， 也是整个国内供应链开始成熟的表现 。 纵观TOF产业链 ， 方案、算法、发射端泛光照明器和接收端近红外摄像头是产业的四大支柱 。 四个部分中 ， 方案部分由国外大厂完全统治 ， 包括微软、pmd、ams、ST、TI、 Melexis、索尼、松下等 。 接收端方面 ， 如ToF传感器 ， 除索尼、ST、ams、英飞凌外 ， 炬佑智能、聚芯微电子等一批厂商也已经开始崭露头角 。
不过接收端也是国内产业链差距较大的地方 。 下图是华为Mate 30 Pro TOF 摄像头供应链 。 可以看出 ， 其他环节都有国内厂商的身影 ， 只有ToF传感器这环被索尼占据着 。
爱集微APP|【芯调查】用1年时间突围！苹果、华为们加持的ToF有何底牌
本文插图

图4 华为 Mate 30 Pro TOF 摄像头供应链（源自东方财富证券研究所）
索尼凭借着多年的积累和IDM模式 ， 在CMOS图像传感器领域打遍天下无敌手 ， 基本占据了半数的全球市场份额 。 早在2017年 ， 索尼就开发出具有VGA分辨率（640×480）的背照式ToF图像传感器IMS456QL 。 而国内的主要厂商 ， 在2020年底才能实现VGA分辨率ToF传感器的量产 。 不过 ， 差距也在缩小 ， 国内厂商的研发实力正逐步增强 ， 并通过一系列特有技术来提高产品竞争力 。
发射端的核心器件是VCSEL激光器 。 全球能够生产工业级VCSEL的IDM厂商有Lumentum、Finisar(被美国II-VI收购)、Philips Photonics(被德国通快收购)和Princeton Optronics(被 AMS 收购)等 。 iPhone的点阵投影仪和泛光照明器中的VCSEL均来自Lumentum ， 安卓的3D结构光产品中的VCSEL主要来自Princeton Optronics(ams) ， 其次还有 Philips Photonics(通快) 。 国内厂商方面 ， 初创企业纵慧芯光凭借出色表现已经成功打入了华为供应链 。 还有不少以光通讯或LED芯片背景的企业也在布局VCSEL ， 如光迅科技、华芯半导体、华工科技、三安光电、乾照光电等 。


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