起底 3D 深度攝像技術,看智能手機廠商如何攻陷爆發前夜第一城 | 特稿

死磕 3D 傳感技術,蘋果又砸 3.9 億美元投資激光芯片廠商
目前 VCSEL 芯片市場的情況是,僧多肉少,所以蘋果已經開始未雨綢繆。
12 月 13 日,蘋果宣布向激光芯片供應商 Finisar 投資 3.9 億美元,這是蘋果「美國先進制造基金」(US Advanced Manufacturing Fund)繼今年 5 月入股康寧后的第二筆投資。
有趣的是,這一消息爆出后 Finisar 的股價暴漲 35.6%,而此前為蘋果 iPhone X 的 3D 傳感器供應 VCSEL 激光器芯片制造商 Lumentum 股價則是應聲下跌。

在 iPhone X 發布之前,VCSEL 還只是一種主要應用在工業領域,不被大眾知曉的 3D 傳感器件;而在 iPhone X 推出后,伴隨 Face ID 及 AR 技術的廣受追捧,VCSEL 也幾乎一夜之間成為資本追捧的明星。
突變網紅的 VCSEL 究竟是什么?
iPhone X 的瘋狂火爆至少推動了三項技術概念的普及:OLED 全面屏、無線充電及 3D 傳感技術,其中 3D 深度傳感技術便是蘋果 Face ID 功能的基礎。
iPhone X 的 3D 攝像頭采用的是紅外 3D 結構光方案,包含「紅外光源+光學組件+紅外傳感器」等部分,其中最關鍵的部分就是紅外光源。
早期 3D 傳感系統一般都使用 LED 作為紅外光源,但是隨著 VCSEL 芯片技術的成熟,在精確度、小型化、低功耗、可靠性等角度全方面占優,因而現在常見的 3D 攝像頭系統一般都采用 VCSEL 作為紅外光源。(點擊鏈接,查看 3D 深度攝像技術的詳細解讀)

近幾年隨著硬件端技術的不斷進步,算法與軟件層面的不斷優化,TOF、VCSEL 等 3D 傳感技術也快速成熟起來,使得「深度相機+手勢/人臉識別」的方案具備了大規模進入移動智能終端的基礎。
作為全球首款搭載 3D 深度傳感攝像頭模組的智能手機,iPhone X 的 3D 傳感技術不僅有「行業鼻祖」Prime Sense 的加持,更是經過了長達 5 年的軟硬件打磨,其中便包括了 VCSEL 芯片。
VCSEL 芯片能夠幫助 iPhone X 實現深度感知和接近感應,以增強一些新功能的體驗,譬如 Face ID、Animoji 和 ARKit 等。
根據市場調研機構 IHS 的預測,2017 Q4 季度 iPhone X 的出貨量可達 3100 萬臺,每臺 iPhone X 中就需要配備 3 塊 VCSEL 芯片,這對于 VCSEL 芯片制造商來說的確是一個不小的刺激。
未來或將 3D 傳感功能覆蓋全線蘋果產品,投資 Finsar 是為產能做準備
作為蘋果 VCSEL 芯片的第一大供應商的 Lumentum,獨占了蘋果 100% 的低功率 VCSEL 訂單以及 75% 的高功率 VCSEL 訂單。而此次蘋果對 Finisar 的投資也意味著今后更多的訂單資源會向 Finisar 傾斜。
關于蘋果投資 Finisar 背后的原因,業界推測,一方面是隨著蘋果 Face ID 及 AR 功能的普及,未來 3D 傳感功能將可能會被覆蓋到全線蘋果產品中,Lumentum 可能會面臨產能不足的問題;另一方面也可能是蘋果想要將核心零部件生產控制權牢牢掌握在自己手中,以防止在關鍵時刻掉鏈子。
而 Finsar 方面也表示,將會利用這筆資金在美國德克薩斯州重新啟用一家原本已經關閉的工廠,并增設 500 個工作崗位,將之改造成為專門開發垂直腔面發射激光器(VCSEL)芯片的高科技工廠,預計將于明年下半年開始出貨。
2018 年 VCSEL 芯片需求量可達 1.2 億只,產能卻嚴重不足
在 iPhone X 推出后,華為、小米、vivo、OPPO 等國內手機廠商被曝均在與 3D 傳感相關技術方案商積極接洽,其中華為已在不久前率先推出繼 iPhone X 發布后全球第二款智能手機 3D 深度傳感攝像頭——Jupiter X。
不難想象,明年的智能手機市場將會掀起一股 3D 傳感應用浪潮。而作為手機 3D 深度傳感中的重要器件之一,VCSEL 芯片市場有望在 2018 年迎來一次爆發。
據市場研究公司 Light Counting 的預測,2017 年智能手機方面 VCSEL 激光器需求量在 6000 萬只,2018 年將迅速增加至 1.2 億只,2019 年將會達到 2.4 億只,基本上保持每年翻番增長。

然而問題是,眼下有量產 VCSEL 芯片能力的廠商少之又少,產能方面將會面臨不小的挑戰:
目前,全球范圍內致力于移動端 VCSEL 芯片設計的公司不超過十家,且大部分在美國,除了上面提到的 Finsar、Lumentum,還有 Princeton Optronics、Heptagon(已被 AMS 收購)。
國內盡管也有一批 VCSEL 器件廠家,包括武漢光迅、山東太平洋、深圳源國及江蘇華芯等,但根據目前曝光的信息,可以實現量產并應用于智能手機 VCSEL 芯片的只有江蘇華芯一家,其設計的高功率 VCSEL 芯片與 Finisar 類似,能夠幫助手機廠商提高 3D 傳感的性能。
在 iPhone X 的推動下,2017 年已經成為 VCSEL 激光器在智能手機應用的轉折點。面對即將引爆的市場,主流 VCSEL 芯片產商卻面臨嚴重的產能不足,這也是蘋果會耗費巨資投資 Finisar 的主要原因吧。