【导读】Apple iPhone X搭载Face ID功能，掀起产业对3D感测的高度关注，除了Android阵营厂商如华为、小米等预期将跟进，高通与奇景开发的3D感测方案也已经进入实机展示阶段。拓墣预估，至2020年全球智能手机3D感测模块产值将达108.5亿美元。
3D感测技术原理
3D感测技术最关键也最具挑战的部分，在于能够精确的进行距离量测，而各家算法不同形成了专利壁垒，也让每家3D感测模块零组件产生些微差异。目前较常见的感测技术包括Stereo Vision、Structured Light及Time of Flight(ToF)。
Stereo Vision透过2个相机模块拍摄影像，进行三角测量法(Triangulation)等运算取得物体距离，此方法也是三者中唯一只需RGB相机模块，而不用IR模块技术。
此外，由于Stereo Vision需进行影像运算，多数状况是需要1个额外的影像运算芯片辅助，所以也有些芯片厂商会推动此技术发展。
Structured Light原理是对空间以独特的图形打出IR雷射，透过雷射散斑(Laser Speckle)独特性分析不同区域的IR距离，获得景深图。基本零组件包括IR发射器、IR相机模块与RGB相机模块。
Time of Flight原理是透过IR发射，获得空间中每一点达到观测点的时间，进而推算出距离，然后再得出3D景深图，因此ToF同样需IR发射器和接收器，并配合RGB相机模块。
如果单纯只是要透过ToF测量距离，接收器可用单颗感光二极管即可，但如果需要3D景深图，就得采用感光元件或至少感应阵列。
3D感测产业链拆解
随着3D感测崛起的关键零组件非VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射器)莫属，其为IR发射器模块光源，也是目前ToF和Structured Light等技术常用的光源。
相较于被取代的LED，VCSEL拥有更佳光束质量、较低光束发散度(Divergence)，能耗也较低。此外，在模块体积上，VCSEL也比边缘发射激光器(Edge-Emitting Laser，EEL)更有优势。
以结构来说，VCSEL芯片在切割好后，需与其他2项关键元件做封装：晶圆级光学镜头WLO(Wafer Level Optics)和绕射式光学元件DOE(Diffractive Optical Elements)。封装好的VCSEL模块功能作为发射端(TX)，再与接收端(RX)如红外线镜头搭配，即可建构成一套基本的3D感测系统。
VCSEL利用半导体制程生产，Apple阵营采用6吋砷化镓晶圆做切割，但目前业界能达到6英寸量产的厂商并不多；其他VCSEL供应商目前能量产的多数为4吋、少数为3吋，使市场整体供需情况紧绷，也连带影响非苹阵营导入3D感测技术的速度。
以3D感测技术供应商来看，除了Apple阵营的Lumentum/II-VI外，非苹阵营中，解决方案较完整(有能力提供模块)的供应商实际上并不多，目前已出货3D感测模块给手机厂商的是Google阵营，由德国PMD设计IR CIS和Infineon代工，关键的VCSEL由Princeton Optronics提供。
另一个阵营是Qualcomm和奇景的组合，由Qualcomm提供解决方案和芯片设计，奇景提供WLO和DOE等光学元件。
结合以上因素，非苹阵营要跟进采用3D感测模块的门槛不低，因此如旷视科技提供的平台式人脸解锁，将成为Android阵营克服以上难题的过渡期方案。
从iPhone X开始发酵，3D感测商机无限
观察3D感测发展，过去联想与华硕曾推出搭载Google Tango模块的手机产品，但市场反应有限，直到2017年iPhone X导入TrueDepth相机模块，才使3D感测重新受到市场关注。
从产品角度来看，iPhone X是支拥有处理AR和AI所需大量运算的装置；在摄影角度上是除了二维信息外，拥有记录空间概念的装置，对光的处理从被动走向主动；在3D感测角度上来看，是3D感测将普及于行动装置的启始。
现阶段市场最关注的莫过于Android阵营中，谁将率先跟进搭载3D感测模块，目前呼声最高的华为预计将会在2018年推出搭载后置3D感测模块产品，主要应用功能是强化AR功能，并非iPhone X的人脸辨识，显示Android阵营将先采取技术门槛较低的ToF方案。
此外，VCSEL主要供应商Lumentum与Apple间存在专利协议，使得Android阵营若欲在短期内跟进只能舍VCSEL而择EEL，然而EEL的光电转换效率较差，且成本较高，这将使Android阵营的3D感测方案在效率与成本上仍难与Apple匹敌。
据此，保守估计2018年最多可能仅有两家Android厂商跟进，包括华为及呼声亦高的小米，惟生产数量都不会太多，所以Apple仍将是手机3D感测的最大采用者。预计2018年全球搭载3D感测模块的智能手机生产总量将来到1.97亿支，其中iPhone就占了1.65亿支。
此外，2018年的3D感测模块市场产值预估约为51.2亿美元，其中由iPhone贡献比重就高达84.5%。
不过，3D感测模块带来的应用也不仅只有人脸辨识，还包括提升相机表现，甚至带来人机互动界面革新等，因此若要与Apple竞争，非苹阵营要大举跟进采用3D感测模块的可能性还是很大，长期而言，将有助于3D感测在智能手机上的普及。
预计至2020年整体产值将达108.5亿美元，而2018～2020年CAGR为45.6%。
3D感测技术不只有望成为智能手机的标准配备，未来也将逐步导入至NB、电视、游戏机、无人机、自动驾驶、居家自动化等领域，从生物辨识、AR强化到体感追踪，带来更多的可能性与商机。
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