傳FPC尋找中國買家：匯頂科技/信維通信積極搶進3D攝像頭

　　DOE：3D攝像頭中的大腦

　　從信維通信以及匯頂科技來看，兩者在進軍3D攝像頭產業中，均布局了該產業鏈中的DOE，即衍射光學元件。在近期手機報在線舉辦的AI手機高峰論壇中，馭光科技副總經理張元凱詳細了DOE在3D攝像頭中的重要性——堪比3D攝像頭中的大腦!

　　據張元凱介紹，DOE是基于光波的衍射理論。DOE就是基于入射去實現初射光長的器件，在DOE的設計實現過程中，需要通過計算。比如從A到B，DOE的設計要實現，可能有上億條路，而通過大量的計算來找到最優的路，這就是DOE實現的過程。

　　第二個關鍵點是利用計算機的輔助設計。DOE有非常微小的微結構在上面，通過微結構的排布實現目標光場的分布，而微型結構的實現是一定要借助于半導體制造工藝。最終在基片上通過刻蝕形成臺階裝或者連續浮雕結構，形成同軸再現，且具有極高衍射效率的光學元件。

　　與傳統幾何光學的元件相比，DOE具有三個明顯優勢，擁有更復雜的光場分布，同時兼顧微型化與集成化。目前三種主流技術如結構光、TOF及雙目方案都要用到DOE。而在3D系統特別是手機3D系統的設計中，最大的難點也在于DOE，因此它被稱為3D視覺系統的大腦。

　　以iPhone X為例，iPhone X里面至少有兩個地方用到了DOE，一個是點陣注射器，還有一個是泛光燈。它的3D攝像頭的工作機理是通過具有編碼的散光點，捕捉以后，算法解析就得出人臉深度信息。

　　那么DOE到底能做什么呢?第一個是結構光中用到的散斑投射，張總還在后面加了一個基于VCSEL實現的散斑結構光。還有一種方案是使用DFB光源，也可以稱之為邊發射激光器。雖然同樣是結構光的方案，有可能解決算法都可以通用，而對于DOE來說是完全不同的設計，需要密切關注均勻度和衍射效率的參數。

　　在DOE實現過程中，DFB提出的零級衍射要求，張總表示馭光光電通過專有的技術實現零級衍射的完全消除，可以達到0。零級衍射的完全消除有兩個重要作用：一是人眼安全。零級的存在是有一個很集中的能量存在，它容易造成人眼損傷，把零級消除，能大大提高安全性能;

　　二是能量利用效率，零級實際上是無用的信號，它的存在分擔了很多有用的能量，把它消除，自然就能提高有用信號的能量分布。因此在同樣的目標光場情況下，可以實現用更低能耗的光源，降低整個系統的功耗。

　　DOE還可以做Diffuser，叫勻光片，所有的Diffuser都有一個模糊區，是噪聲，是無用的信號。通過DOE的設計可以減少Diffuser區域的存在，從而降低功耗，提高利用率。當然，DOE在其他領域也有廣泛應用，比如掃碼裝備，全息投影鍵盤以及輔助對焦等數碼周邊等產品。

　　DOE擴散片和WLO準直鏡頭是3D Sensing模組的核心光學元件，價值量高，不同于傳統光學元器件競爭激烈，DOE擴散片、WLO淮直鏡頭是新型光學元件市場剛剛起步，競爭格局良好。

　　VCSEL：3D人臉識別發收光源

　　那么，VCSEL在3D攝像頭中又有多么重要呢?從3D攝像頭模塊的結構來分析，3D攝像頭需包含一個發射器模塊與一個接收器模塊，其中，在發射器模塊中，除了晶圓級光學組件(WLO)之外，最關鍵的零件就是VCSEL，簡單來說，VCSEL是3D攝像頭中的紅外線光源，沒有這個光源，就無法做出面部識別，也就無法發射或接收。由此可見VCSEL在3D攝像頭的重要性!這也是匯頂科技要布局VCSEL的原因所在!

　　去年年底，激光芯片供應商Finisar頗為搶眼，而這正是來自蘋果公司3.9億美元的預付款所致，一時之間，業內外人士對VCSEL芯片的關注度也拔高了一層。此外，相關消息稱，蘋果這一舉動正是擴充VCSEL芯片在美國德州謝爾曼市的的工廠產能，預計新增加的產能可在2018年下半年投入運營。

　　據悉，Finisar生產的VCSEL芯片用于iphoneX和AirPods距離傳感器，事實上，對于VCSEL芯片在移動通訊上的運用情況，蘋果也曾表示，蘋果公司第四季度采購的VCSEL將是全球去年VCSEL產能的10倍。

　　由此可見，蘋果新機搭載該產品的同時也開啟了VCSEL芯片在消費類電子的大門，而這也足以說明未來蘋果在其消費類電子端大力推動VCSEL芯片的意愿。而一部iphone X上需要搭載3顆VCSEL芯片。

　　隨著蘋果iPhone X采用VCSEL，也帶動了該產業的市場需求，并催生了一大批企業布局該領域!這場密集布局高峰始于2017年，2017年年底，蘋果的3.9億美元的預付款就對外釋放出VCSEL芯片的市場信號。不久后，VCSEL芯片布局該市場的信號更是一道緊接著一道。

　　據不完全統計，截止目前，國內布局該領域的廠商超過10家。其中最關注的莫過于武漢光迅科技、江蘇華芯、山東太平洋、深圳源國、國星光電、華工科技、三安光電以及臺灣廠商全新光電、晶元光電、環宇及給蘋果供應商VCSEL芯片的穩懋。

　　筆者日前獲悉，在這場布局中，上游LED外延片和芯片制造商晶元光電在光通訊用的VCSEL已新增客戶認證，并接獲25G VCSEL訂單，據相關人員透露，今年還會再新增客戶，且3D感測也在客戶的認證中。

　　除上述外，據業內人士透露，微電子和光電子外延片生產商全心光電以及晶元光電將分別在第二季度和第三季度開始生產6英寸VCSEL外延片。據了解，由于安卓智能手機廠商預計將跟隨iphone X采用VCSEL二極管實現人臉識別，所以全球對6英寸VCSEL外延片的需求一直處于增長趨勢。

　　但之前4寸VCSEL晶圓一直是行業主流，所以國內外VCSEL廠商都開始增加MOCVD設備。據悉，目前作為蘋果公司VCSEL晶圓的獨家供應商，半導體外延材料主要供應商英國IQE公司預計將從2018年開始的3 - 5年內增加40-60臺MOCVD設備用于生產6英寸VCSEL晶圓，屆時將成為全球最大的晶圓供應商。

　　而與此同時，中國LED外延晶片和芯片制造商三安光電也將增加MOCVD設備，其中一些將用于生產6英寸VCSEL晶圓，目前全新光電正在使用兩臺MOCVD設備進行6英寸VCSEL晶圓的研發工作，并將在今年第二季度再增加4—6臺。

　　有消息表示，晶元光電已經向光通信旗艦制造商出貨了4英寸VCSEL外延片，從2018年第三季度開始，晶元光電將通過改造目前用于生產6英寸LED晶圓的10—15臺MOCVD設備，生產6英寸VCSEL晶圓。據稱，10多個潛在客戶正在驗證晶圓光電的6英寸VCSEL晶圓。

　　早前，有業內人士曾對筆者表示，以前做一些LED芯片的廠商，現在也開始改造設備進軍VCSEL芯片市場，而這在LED芯片領域，已經不是一兩家，數量高達7—8家。這也可以看出，在VCSEL領域市場競爭是何等的激烈，基本上都是一些上市公司大玩家!

　　WLO晶圓級光學鏡頭：群雄并起

　　所謂WLO晶圓級光學器件，是指晶元級鏡頭制造技術和工藝。與傳統光學器件的加工技術不同，WLO工藝在整片玻璃晶元上，用半導體工藝批量復制加工鏡頭，多個鏡頭晶元壓合在一起，然后切割成單顆鏡頭，具有尺寸小、高度低、一致性好等特點。光學透鏡間的位置精度達到nm級，是未來標淮化的光學透鏡組合的最佳選擇。

　　與傳統光學透鏡加工不同的是，WLO工藝更加適合移動端消費電子設備。特別是在3D視覺發射端結構復雜的情況下，光學器件采用WLO工藝，可以有效縮減體積空間，同時器件的一致性好，光束質量高，采用半導體工藝在大規模量產之后具有成本優勢。

　　而WLO光學鏡頭市場，國內也涌現出了一批廠商，最為典型的當屬瑞聲科技。據了解，2017年其開始批量生產智能手機相機塑料鏡頭并向主要中國客戶出貨。其表示：“我們對于達到每月生產1000萬只(規格不低于5P或13M)的目標深感欣慰，并將每月產能提高至2000萬只”。此外，據其強調：“生產產量及利潤不斷提高，且我們意識到隨著產能擴充仍有進一步提升空間。2017年其開始推廣晶圓級玻璃鏡頭及玻璃塑料混合鏡頭。”

　　瑞聲科技認為，基于晶圓級玻璃技術(WLG)的混合鏡頭(Hybrid Lens)已經應用在3D結構光方向。相信WLG的獨特性能在3D攝像頭產品的應用前景廣闊，消費者對于攝影體驗要求的不斷提升使得客戶對基于晶圓級玻璃技術(WLG)的混合鏡頭(Hybrid Lens)所帶來的大光圈，低雜光，小尺寸等性能高度關注，有助于加快項目的落地。

　　目前瑞聲科技已經規劃每月500萬只晶圓級玻璃鏡片的產能，未來將持續加速產能擴張及項目拓展。以5P為主(少量4P)塑料鏡頭2017年底月出貨量已超過1000萬只，已順利開展主流客戶項目，目前產能已達到每月2000萬只，未來將持續加速產能擴充。

　　在光學鏡頭市場，還要奇景和高通，其實早在2017年9月30日，高通就和奇景共同宣布，將會結合兩者的技術，一起推出Slim(Structured Light Module)3D攝像頭整體解決方案，產品預計明年第 1 季量產。

　　早在2017年上半年，當時據奇景表示：今年上半年營業費用增加，5成都用于擴充晶圓級光學鏡頭 (WLO) 產能，而WLO產品則是搶攻未來3D涉嫌愛你給他的重要工具，新產能預計第3季就開始放量。

　　為WLO產能，奇景還將新建一棟新廠，該新廠位在奇景臺南樹谷園區總公司附近，主要容納8寸玻璃WLO產品線、下一代12寸晶圓LCOS，及提供迫切需要的額外辦公室空間，新廠將在2018年初完工，而新的WLO產能，則預計今年第3季會陸續放量。奇景強調，晶圓級光學鏡頭(WLO)產品線，由于主要擴增實境AR客戶停止出貨，使得第2季營收持續下降。

　　瑞聲科技主要推的是光學鏡頭，而奇景光電同樣如此，但是據市場預計，未來蘋果鏡頭將會以“玻璃+塑膠”為主，蘋果手機到1200萬畫素，堆迭6片塑膠鏡頭，厚度已超過機身，今年流行混合鏡p加g，也就是玻璃加塑膠。業界稱為Hybridlens，或是硅膠光學。而康控則是推出硅膠方案已經送給半導體廠商認證!

　　無疑，從當前智能手機亮點來看，除了已經成功大范圍推廣的全面屏以外，其次當屬3D攝像頭和屏下指紋，從一定的程度上來看，兩者具備一定的競爭性!且當前屏下指紋雖有商用，但長遠角度來看，其市場空間到底有多大依然是個謎，且在該市場具備高度的“壟斷性”!

　　其次從3D攝像頭產業來看，最為核心的莫過于DOE、VCSEL以及WLO晶圓級光學鏡頭，這三大板塊作為3D攝像頭價值占比最高的業務，也吸引了眾多上市巨頭布局，當然，其中不乏一些搶熱門概念的企業!從信維通信來看，其布局的DOE以及WLO晶圓級光學鏡頭，而匯頂科技則主要局部在3D人臉識別方案，并且抓住芯片端的DOE和VCSEL芯片!但就DOE、VCSEL以及WLO三方面，對于信維通信以及匯頂科技而言均是新的業務和新的方向，且在這幾大產業強者不少，至于兩者是否能夠脫穎而出，則需要市場來驗證!