传FPC寻找中国买家：汇顶科技/信维通信积极抢进3D摄像头

　　DOE：3D摄像头中的大脑

　　从信维通信以及汇顶科技来看，两者在进军3D摄像头产业中，均布局了该产业链中的DOE，即衍射光学元件。在近期手机报在线举办的AI手机高峰论坛中，驭光科技副总经理张元凯详细了DOE在3D摄像头中的重要性——堪比3D摄像头中的大脑!

　　据张元凯介绍，DOE是基于光波的衍射理论。DOE就是基于入射去实现初射光长的器件，在DOE的设计实现过程中，需要通过计算。比如从A到B，DOE的设计要实现，可能有上亿条路，而通过大量的计算来找到最优的路，这就是DOE实现的过程。

　　第二个关键点是利用计算机的辅助设计。DOE有非常微小的微结构在上面，通过微结构的排布实现目标光场的分布，而微型结构的实现是一定要借助于半导体制造工艺。最终在基片上通过刻蚀形成台阶装或者连续浮雕结构，形成同轴再现，且具有极高衍射效率的光学元件。

　　与传统几何光学的元件相比，DOE具有三个明显优势，拥有更复杂的光场分布，同时兼顾微型化与集成化。目前三种主流技术如结构光、TOF及双目方案都要用到DOE。而在3D系统特别是手机3D系统的设计中，最大的难点也在于DOE，因此它被称为3D视觉系统的大脑。

　　以iPhone X为例，iPhone X里面至少有两个地方用到了DOE，一个是点阵注射器，还有一个是泛光灯。它的3D摄像头的工作机理是通过具有编码的散光点，捕捉以后，算法解析就得出人脸深度信息。

　　那么DOE到底能做什么呢?第一个是结构光中用到的散斑投射，张总还在后面加了一个基于VCSEL实现的散斑结构光。还有一种方案是使用DFB光源，也可以称之为边发射激光器。虽然同样是结构光的方案，有可能解决算法都可以通用，而对于DOE来说是完全不同的设计，需要密切关注均匀度和衍射效率的参数。

　　在DOE实现过程中，DFB提出的零级衍射要求，张总表示驭光光电通过专有的技术实现零级衍射的完全消除，可以达到0。零级衍射的完全消除有两个重要作用：一是人眼安全。零级的存在是有一个很集中的能量存在，它容易造成人眼损伤，把零级消除，能大大提高安全性能;

　　二是能量利用效率，零级实际上是无用的信号，它的存在分担了很多有用的能量，把它消除，自然就能提高有用信号的能量分布。因此在同样的目标光场情况下，可以实现用更低能耗的光源，降低整个系统的功耗。

　　DOE还可以做Diffuser，叫匀光片，所有的Diffuser都有一个模糊区，是噪声，是无用的信号。通过DOE的设计可以减少Diffuser区域的存在，从而降低功耗，提高利用率。当然，DOE在其他领域也有广泛应用，比如扫码装备，全息投影键盘以及辅助对焦等数码周边等产品。

　　DOE扩散片和WLO准直镜头是3D Sensing模组的核心光学元件，价值量高，不同于传统光学元器件竞争激烈，DOE扩散片、WLO淮直镜头是新型光学元件市场刚刚起步，竞争格局良好。

　　VCSEL：3D人脸识别发收光源

　　那么，VCSEL在3D摄像头中又有多么重要呢?从3D摄像头模块的结构来分析，3D摄像头需包含一个发射器模块与一个接收器模块，其中，在发射器模块中，除了晶圆级光学组件(WLO)之外，最关键的零件就是VCSEL，简单来说，VCSEL是3D摄像头中的红外线光源，没有这个光源，就无法做出面部识别，也就无法发射或接收。由此可见VCSEL在3D摄像头的重要性!这也是汇顶科技要布局VCSEL的原因所在!

　　去年年底，激光芯片供应商Finisar颇为抢眼，而这正是来自苹果公司3.9亿美元的预付款所致，一时之间，业内外人士对VCSEL芯片的关注度也拔高了一层。此外，相关消息称，苹果这一举动正是扩充VCSEL芯片在美国德州谢尔曼市的的工厂产能，预计新增加的产能可在2018年下半年投入运营。

　　据悉，Finisar生产的VCSEL芯片用于iphoneX和AirPods距离传感器，事实上，对于VCSEL芯片在移动通讯上的运用情况，苹果也曾表示，苹果公司第四季度采购的VCSEL将是全球去年VCSEL产能的10倍。

　　由此可见，苹果新机搭载该产品的同时也开启了VCSEL芯片在消费类电子的大门，而这也足以说明未来苹果在其消费类电子端大力推动VCSEL芯片的意愿。而一部iphone X上需要搭载3颗VCSEL芯片。

　　随着苹果iPhone X采用VCSEL，也带动了该产业的市场需求，并催生了一大批企业布局该领域!这场密集布局高峰始于2017年，2017年年底，苹果的3.9亿美元的预付款就对外释放出VCSEL芯片的市场信号。不久后，VCSEL芯片布局该市场的信号更是一道紧接着一道。

　　据不完全统计，截止目前，国内布局该领域的厂商超过10家。其中最关注的莫过于武汉光迅科技、江苏华芯、山东太平洋、深圳源国、国星光电、华工科技、三安光电以及台湾厂商全新光电、晶元光电、环宇及给苹果供应商VCSEL芯片的穩懋。

　　笔者日前获悉，在这场布局中，上游LED外延片和芯片制造商晶元光电在光通讯用的VCSEL已新增客户认证，并接获25G VCSEL订单，据相关人员透露，今年还会再新增客户，且3D感测也在客户的认证中。

　　除上述外，据业内人士透露，微电子和光电子外延片生产商全心光电以及晶元光电将分别在第二季度和第三季度开始生产6英寸VCSEL外延片。据了解，由于安卓智能手机厂商预计将跟随iphone X采用VCSEL二极管实现人脸识别，所以全球对6英寸VCSEL外延片的需求一直处于增长趋势。

　　但之前4寸VCSEL晶圆一直是行业主流，所以国内外VCSEL厂商都开始增加MOCVD设备。据悉，目前作为苹果公司VCSEL晶圆的独家供应商，半导体外延材料主要供应商英国IQE公司预计将从2018年开始的3 - 5年内增加40-60台MOCVD设备用于生产6英寸VCSEL晶圆，届时将成为全球最大的晶圆供应商。

　　而与此同时，中国LED外延晶片和芯片制造商三安光电也将增加MOCVD设备，其中一些将用于生产6英寸VCSEL晶圆，目前全新光电正在使用两台MOCVD设备进行6英寸VCSEL晶圆的研发工作，并将在今年第二季度再增加4—6台。

　　有消息表示，晶元光电已经向光通信旗舰制造商出货了4英寸VCSEL外延片，从2018年第三季度开始，晶元光电将通过改造目前用于生产6英寸LED晶圆的10—15台MOCVD设备，生产6英寸VCSEL晶圆。据称，10多个潜在客户正在验证晶圆光电的6英寸VCSEL晶圆。

　　早前，有业内人士曾对笔者表示，以前做一些LED芯片的厂商，现在也开始改造设备进军VCSEL芯片市场，而这在LED芯片领域，已经不是一两家，数量高达7—8家。这也可以看出，在VCSEL领域市场竞争是何等的激烈，基本上都是一些上市公司大玩家!

　　WLO晶圆级光学镜头：群雄并起

　　所谓WLO晶圆级光学器件，是指晶元级镜头制造技术和工艺。与传统光学器件的加工技术不同，WLO工艺在整片玻璃晶元上，用半导体工艺批量复制加工镜头，多个镜头晶元压合在一起，然后切割成单颗镜头，具有尺寸小、高度低、一致性好等特点。光学透镜间的位置精度达到nm级，是未来标淮化的光学透镜组合的最佳选择。

　　与传统光学透镜加工不同的是，WLO工艺更加适合移动端消费电子设备。特别是在3D视觉发射端结构复杂的情况下，光学器件采用WLO工艺，可以有效缩减体积空间，同时器件的一致性好，光束质量高，采用半导体工艺在大规模量产之后具有成本优势。

　　而WLO光学镜头市场，国内也涌现出了一批厂商，最为典型的当属瑞声科技。据了解，2017年其开始批量生产智能手机相机塑料镜头并向主要中国客户出货。其表示：“我们对于达到每月生产1000万只(规格不低于5P或13M)的目标深感欣慰，并将每月产能提高至2000万只”。此外，据其强调：“生产产量及利润不断提高，且我们意识到随著产能扩充仍有进一步提升空间。2017年其开始推广晶圆级玻璃镜头及玻璃塑料混合镜头。”

　　瑞声科技认为，基于晶圆级玻璃技术(WLG)的混合镜头(Hybrid Lens)已经应用在3D结构光方向。相信WLG的独特性能在3D摄像头产品的应用前景广阔，消费者对于摄影体验要求的不断提升使得客户对基于晶圆级玻璃技术(WLG)的混合镜头(Hybrid Lens)所带来的大光圈，低杂光，小尺寸等性能高度关注，有助于加快项目的落地。

　　目前瑞声科技已经规划每月500万只晶圆级玻璃镜片的产能，未来将持续加速产能扩张及项目拓展。以5P为主(少量4P)塑料镜头2017年底月出货量已超过1000万只，已顺利开展主流客户项目，目前产能已达到每月2000万只，未来将持续加速产能扩充。

　　在光学镜头市场，还要奇景和高通，其实早在2017年9月30日，高通就和奇景共同宣布，将会结合两者的技术，一起推出Slim(Structured Light Module)3D摄像头整体解决方案，产品预计明年第 1 季量产。

　　早在2017年上半年，当时据奇景表示：今年上半年营业费用增加，5成都用于扩充晶圆级光学镜头 (WLO) 产能，而WLO产品则是抢攻未来3D涉嫌爱你给他的重要工具，新产能预计第3季就开始放量。

　　为WLO产能，奇景还将新建一栋新厂，该新厂位在奇景台南树谷园区总公司附近，主要容纳8寸玻璃WLO产品线、下一代12寸晶圆LCOS，及提供迫切需要的额外办公室空间，新厂将在2018年初完工，而新的WLO产能，则预计今年第3季会陆续放量。奇景强调，晶圆级光学镜头(WLO)产品线，由于主要扩增实境AR客户停止出货，使得第2季营收持续下降。

　　瑞声科技主要推的是光学镜头，而奇景光电同样如此，但是据市场预计，未来苹果镜头将会以“玻璃+塑胶”为主，苹果手机到1200万画素，堆迭6片塑胶镜头，厚度已超过机身，今年流行混合镜p加g，也就是玻璃加塑胶。业界称为Hybridlens，或是硅胶光学。而康控则是推出硅胶方案已经送给半导体厂商认证!

　　无疑，从当前智能手机亮点来看，除了已经成功大范围推广的全面屏以外，其次当属3D摄像头和屏下指纹，从一定的程度上来看，两者具备一定的竞争性!且当前屏下指纹虽有商用，但长远角度来看，其市场空间到底有多大依然是个谜，且在该市场具备高度的“垄断性”!

　　其次从3D摄像头产业来看，最为核心的莫过于DOE、VCSEL以及WLO晶圆级光学镜头，这三大板块作为3D摄像头价值占比最高的业务，也吸引了众多上市巨头布局，当然，其中不乏一些抢热门概念的企业!从信维通信来看，其布局的DOE以及WLO晶圆级光学镜头，而汇顶科技则主要局部在3D人脸识别方案，并且抓住芯片端的DOE和VCSEL芯片!但就DOE、VCSEL以及WLO三方面，对于信维通信以及汇顶科技而言均是新的业务和新的方向，且在这几大产业强者不少，至于两者是否能够脱颖而出，则需要市场来验证!