3D結(jié)構(gòu)光、TOF產(chǎn)業(yè)鏈解析：手機(jī)廠為何偏愛(ài)TOF方案？

一、智能手機(jī)3D感測(cè)滲透加速，TOF有望成主流技術(shù)

1、3D 感測(cè)滲透加速，主流手機(jī)廠商加入 TOF 陣營(yíng)

3D 感測(cè)技術(shù)路線很多，不同技術(shù)的性能不同，適合的應(yīng)用領(lǐng)域也不同。在 消費(fèi)電子應(yīng)用領(lǐng)域，目前主流的 3D 感測(cè)技術(shù)有兩種：3D 結(jié)構(gòu)光（3D Structure Light）和時(shí)間飛行法(TOF, Time of Flight)。

3D 結(jié)構(gòu)光在消費(fèi)電子領(lǐng)域的商用最早可追溯到 2009 年，微軟與以色列 3D 感測(cè)公司 PrimeSense 合作發(fā)布了搭載 3D 結(jié)構(gòu)光模組的體感設(shè)備 Kinect 一 代，2010 年 11 月上市后，該產(chǎn)品成為 2011 年銷(xiāo)售最快的消費(fèi)電子設(shè)備。盡管 產(chǎn)品大獲成功，但第一代 Kinect 的準(zhǔn)確度、圖像分辨率和響應(yīng)速度并不理想， 微軟在 2009 年和 2010 年先后收購(gòu)了以色列 TOF 相機(jī)公司 3DV Systems 和 3D 手勢(shì)識(shí)別公司 Canesta，并在 2013 年終止了與 PrimeSense 的合作，自行研發(fā)推出搭載 TOF 攝像頭的 Kinect 2 代產(chǎn)品。

然而好景不長(zhǎng)，由于缺乏爆款游戲 應(yīng)用、硬件虧本銷(xiāo)售等問(wèn)題的存在，2017 年 10 月微軟表示已經(jīng)停止生產(chǎn) Kinect， 自 2011 年上市以來(lái)累計(jì)銷(xiāo)量?jī)H 3500 萬(wàn)部。

盡管 Kinect 失敗，但在游戲市場(chǎng) 的沉淀使得 3D 感測(cè)技術(shù)日益成熟。2017 年蘋(píng)果發(fā)布 iPhone X，首次搭載 3D 結(jié)構(gòu)光模組，可實(shí)現(xiàn) 3D 人臉識(shí)別技術(shù)，成為蘋(píng)果近兩年最大的創(chuàng)新。

此前由 于半導(dǎo)體工藝等多方面技術(shù)的限制，3D 感測(cè)很難應(yīng)用到體積非常有限、功耗要求低的手機(jī)上，因此 iPhone X 的發(fā)布是 3D 結(jié)構(gòu)光技術(shù)的重大突破，市場(chǎng)對(duì) 3D 結(jié)構(gòu)光技術(shù)的熱情重新點(diǎn)燃。蘋(píng)果的 3D 結(jié)構(gòu)光方案正是來(lái)自為微軟 Kinect 一 代提供技術(shù)方案的 PrimeSense，蘋(píng)果在 2013 年 11 月宣布以 3.6 億美元收購(gòu)該 公司。

蘋(píng)果之外，主要 3D 結(jié)構(gòu)光方案廠商還有美國(guó)的英特爾、高通/Himax， 以色列 Mantis Vision 以及國(guó)內(nèi)華為、奧比中光等公司。

2014 年英特爾發(fā)布全 球首款內(nèi)嵌于各種智能設(shè)備的 3D 景深攝像頭 RealSense，采用 3D 結(jié)構(gòu)光技術(shù)， 應(yīng)用在聯(lián)想、戴爾等多款超極本電腦以及無(wú)人機(jī)等設(shè)備中。同年高通宣布與影像 IC 設(shè)計(jì)公司奇景光電 Himax 合作提供高分辨率、低功耗的 3D 結(jié)構(gòu)光模組 SLiMTM。

iPhone X 發(fā)布后，國(guó)內(nèi)小米、華為和 OPPO 也先后發(fā)布了首款搭載 3D 結(jié)構(gòu)光模組的智能手機(jī)，其中小米采用的是以色列 Mantis Vision 公司的解決 方案，華為采用的是自研方案，OPPO 采用的是國(guó)內(nèi)公司奧比中光的解決方案。蘋(píng)果在 2018 年和 2019 年的 iPhone 新產(chǎn)品中也全部搭載了 3D 結(jié)構(gòu)光模組。

目前已經(jīng)發(fā)布的搭載 3D 結(jié)構(gòu)光模組的智能手機(jī)包括蘋(píng)果的 iPhone X 以后 的所有機(jī)型，華為的 Mate20 Pro、榮耀 Magic 2 和 Mate 30 Pro,小米的小米 8 探索版以及OPPO FindX。據(jù) DigiTimes 數(shù)據(jù)，2018 年搭載 3D 結(jié)構(gòu)光 的智能手機(jī)整體約 1 億臺(tái)，其中蘋(píng)果占比約 88%。

TOF 最早的商用可追溯到 2006 年 7 月，衍生自 CSEM（瑞士電子與微技術(shù) 中心）的MESA Imaging公司成立，并推出商用TOF攝像頭產(chǎn)品系列SwissRanger， 最開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)的被動(dòng)安全檢測(cè)。2014 年，MESA 被新加坡微型光學(xué)器件廠商 Heptagon 收購(gòu)，Heptagon 在 2016 年又被奧地利知名傳感器廠商ams（艾邁斯半導(dǎo)體）收購(gòu)， 在小型化 TOF 傳感器領(lǐng)域已經(jīng)具備了一定優(yōu)勢(shì)。

2013 年，微軟在第二代 Kinect 中采用了 TOF 技術(shù)，方案來(lái)自 2010 年收購(gòu)的 TOF 相機(jī)公司 3DV Systems。

2015 年，索尼索尼收購(gòu)比利時(shí)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)公司 SoftKinetic，該公司擁有知名 DepthSense TOF 感測(cè)系統(tǒng)，兩年后索尼就發(fā)布了全球最小的 TOF 模組。

TOF 技 術(shù)首次應(yīng)用到智能手機(jī)是在 2016 年，Google 和聯(lián)想合作推出了全球首個(gè)搭載 TOF 模組的智能手機(jī) Phab2 Pro，采用的是 pmd/英飛凌的 TOF 方案，該手機(jī)可 實(shí)現(xiàn)一些如三維測(cè)量等簡(jiǎn)易的 AR 應(yīng)用，但并沒(méi)有引起市場(chǎng)較大的反響。

英飛凌和德國(guó) 3D 感測(cè)公司 pmd 在 TOF 領(lǐng)域合作了數(shù)十年，并開(kāi)發(fā)出了知名的 REAL3 TOF 傳感器芯片，其中 pmd 主要提供 TOF 像素矩陣，英飛凌主要提供芯片上系 統(tǒng)（SoC）集成的所有功能組件，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的制造工藝，該方案還用在了華 碩 2017 年發(fā)布的 AR 智能手機(jī) Zenfone 上。

▲英飛凌的REAL3 3D圖像傳感器芯片可以實(shí)現(xiàn)小巧的TOF攝像頭模塊，便于輕松集成到小巧的電子裝置中（圖片來(lái)源：芯智訊）

2018 年 8 月 6 日，OPPO 在北京召開(kāi) 了 TOF 技術(shù)溝通會(huì), 并在 8 月 23 日發(fā)布了其首部搭載 TOF 攝像頭的智能手機(jī) OPPO R17 Pro，采用了 Sony 的解決方案。隨后在 2018 年 12 月，vivo 發(fā)布了其 首部搭載 TOF 攝像頭的智能手機(jī) vivo NEX 雙屏版，采用了松下的解決方案；華為發(fā)布了其首部搭載 TOF 攝像頭模組的智能手機(jī)榮耀 V20，采用的是 OPPO R17 Pro 相同的 TOF 方案。

進(jìn)入 2019 年后，安卓廠商紛紛加入 TOF 鏡頭的陣營(yíng)，2019 年 2 月，三星發(fā)布了 Galaxy S10 5G，前后分別各搭載一顆 TOF 鏡頭；LG 發(fā)布 了 LG G8 ThinQ，搭載后置 TOF 鏡頭，采用了英飛凌的解決方案；聯(lián)想發(fā)布了 Z6 Pro 5G 手機(jī)，搭載了后置 TOF 鏡頭。華為在 6 月份在中端機(jī)型 nova 5 Pro 上也搭載了后置 TOF 鏡頭。

目前除小米以外，主要安卓手機(jī)廠商均發(fā)布了搭載 TOF 模組的智能手機(jī)， 其中華為和三星發(fā)布的機(jī)型數(shù)量相對(duì)較多。

據(jù)騰訊科技、集微網(wǎng)、韓國(guó)網(wǎng)站The Elec 等多家媒體報(bào)道，供應(yīng)鏈消息 稱(chēng)蘋(píng)果將在 2020 年的 iPad Pro 和兩款 iPhone 中搭載 TOF 后置鏡頭，前置人 臉識(shí)別攝像頭則還是沿用 3D 結(jié)構(gòu)光的技術(shù)。報(bào)道還表示蘋(píng)果或借助定制 CMOS 的方式模擬人眼功能，實(shí)現(xiàn) AR 實(shí)景導(dǎo)航等應(yīng)用，突破當(dāng)前 TOF 鏡頭缺乏“硬” 用的瓶頸。蘋(píng)果的入局有望加快安卓端的滲透速度，業(yè)界普遍看好 TOF 模組將 在 2020 年迎來(lái)放量。

我們對(duì)主要品牌手機(jī)廠商的 TOF 機(jī)型 2019 年和 2020 年 的滲透率進(jìn)行了假設(shè)，預(yù)測(cè) 2019/2020 年全球搭載 TOF 模組的智能手機(jī)出貨量 分別為 4300 萬(wàn)和 1.5 億部?？紤]到華為、三星等部分高端機(jī)型搭載前后 TOF 模組，預(yù)測(cè) 2019/2020 年全球智能手機(jī)的 TOF 模組合計(jì)為 5700 萬(wàn)和 1.83 億個(gè)。

2、3D 結(jié)構(gòu)光 vs TOF：手機(jī)廠為何選擇 TOF 方案？

原理和系統(tǒng)組成對(duì)比

3D 結(jié)構(gòu)光方案的原理是采用紅外光源，發(fā)射出來(lái)的光經(jīng)過(guò)一定的編碼投影 在物體上，這些圖案經(jīng)物體表面反射回來(lái)時(shí)，隨著物體距離的不同會(huì)發(fā)生不同 的形變，圖像傳感器將形變后的圖案拍下來(lái)。基于三角定位法，可以通過(guò)計(jì)算 拍下來(lái)的圖案里的每個(gè)像素的變形量，來(lái)得到對(duì)應(yīng)的視差，從而進(jìn)一步得到深 度值。

TOF 方案的原理是采用紅外光源發(fā)射高頻光脈沖到物體上，然后接收從物 體反射回去的光脈沖，通過(guò)探測(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來(lái)計(jì)算被測(cè)物體離 相機(jī)的距離。

對(duì)比 iPhone 的 3D 結(jié)構(gòu)光模組和 OPPO R17 Pro 的 TOF 模組，可看出二者的組成結(jié)構(gòu)類(lèi)似，3D 結(jié)構(gòu)光只是在發(fā)射端多了一個(gè)點(diǎn)陣投影儀，但實(shí)際上兩種方案中采用的泛光照明器和近紅外攝像頭有很大區(qū)別。3D 結(jié)構(gòu)光模組中最復(fù)雜的器件為點(diǎn)陣投影儀，TOF 模組中最復(fù)雜的器件為近紅外攝像頭（即 TOF Sensor， TOF 傳感器）。

3D結(jié)構(gòu)光模組中點(diǎn)陣投影儀（Dot Projector）由一個(gè)高功率 VCESEL （Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔表面發(fā)射激光器）、一 組 WLO lens（Wafer-Level Optics lens，晶圓級(jí)光學(xué)透鏡）和 DOE（Diffractive Optical Elements，光學(xué)衍射元件）組成，用于發(fā)射特定編碼的光學(xué)圖案。VCSEL：發(fā)射出特定波長(zhǎng)的近紅外光（一般為 880nm/910nm/940nm）；

WLO lens：

具體包括光束整形器（Beam shaper）和投射透鏡（Projection lens）， 其中光束整形器又包括擴(kuò)束元件（Beam Homogenizer）和準(zhǔn)直元件（Collimator）。光束整形器的作用是將 VCSEL 輸出的光束變成橫截面積較大的、均勻的準(zhǔn)直光 束，其中擴(kuò)束元件的作用在于擴(kuò)大激光的橫截面積，使其可以覆蓋整個(gè) DOE， 準(zhǔn)直元件的作用是將擴(kuò)束后的激光重新調(diào)成平行光。投影透鏡位于 DOE 之后， 用于放大光束，，使其達(dá)到一定的覆蓋范圍；

DOE：

指采用光刻工藝生產(chǎn)的表面帶有階梯狀衍射結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，用于形成 特定編碼的光學(xué)圖案，是整個(gè) 3D 結(jié)構(gòu)光模組中最核心的部件，光學(xué)圖案最后 經(jīng)過(guò)投射透鏡發(fā)射出去。

3D 結(jié)構(gòu)光和 TOF 中的泛光照明器（Flood illuminator）都由一個(gè) VCSEL 和 Diffuser（擴(kuò)散器）組成，兩者主要區(qū)別在于 3D 結(jié)構(gòu)光中采用的是低功率 VCSEL，用于在光線較暗的環(huán)境下補(bǔ)光，從而在黑夜中也能提供完整的深度圖；TOF 中采用的是高功率 VCSEL，用于向物體發(fā)射光脈沖，需要在白天和夜晚都 能工作。iPhone X 中的泛光照明器和 TOF 距離傳感器（Proximity Sensor）封 裝在一起，由 STM 供應(yīng)。3D 結(jié)構(gòu)光和 TOF 中的近紅外攝像頭（Near-infrared Camera）都由一個(gè)紅外 CMOS 傳感器、窄帶濾光片（Narrow band filter）和 聚焦透鏡（Focus lens）組成，二者的主要區(qū)別在于紅外 CMOS 傳感器的性能 不同。

VCSEL 對(duì)比：

3D 結(jié)構(gòu)光中點(diǎn)陣投影儀、泛光照明器以及 TOF 中泛光照明器 中采用的 VCSEL 性能有很大區(qū)別。結(jié)構(gòu)光的 VCSEL 需要制作成特定的圖案，對(duì) 圖案表現(xiàn)的一致性、器件高溫漂移情況、發(fā)熱表現(xiàn)、耐環(huán)境高溫等都會(huì)有更高 的要求，從而對(duì)供應(yīng)商的設(shè)計(jì)能力、工藝及產(chǎn)品良率的考驗(yàn)也更大，全球可實(shí) 現(xiàn)量產(chǎn)的廠商僅有美國(guó) Lumetum、被 ams 收購(gòu) Princeton Optronics 等。TOF 中泛光照明器的 VCSEL 輸出光束無(wú)需經(jīng)過(guò)編碼，因此器件制作上更為簡(jiǎn)單，可 供選擇的 VCSEL 供應(yīng)商也更多。

Diffuser（擴(kuò)散器）：

Diffuser 是 DOE 的一種,也屬于波束整形器，用于對(duì) 輸入光束進(jìn)行均一化，通過(guò)使較大折射角處具有更大屈光度，使得較窄的光束 擴(kuò)展到更寬的角度范圍內(nèi)，并具備均勻的照明場(chǎng)。TOF 中的 Diffuser 的設(shè)計(jì)制 作難度，比 3D 結(jié)構(gòu)光點(diǎn)陣投影儀中的 DOE 要簡(jiǎn)單很多，全球具備先進(jìn) DOE 設(shè) 計(jì)與制造的公司屈指可數(shù)，主要有德國(guó) CDA、法國(guó) Silios 和德國(guó) Holoeye， iPhone X 中的 DOE 由 Primesense 自行設(shè)計(jì) pattern 圖案，臺(tái)積電提供 pattern 微納加工，采鈺提供 ITO 材料，精材科技提供器件封裝。Diffuser 的供貨廠商 則較多，包括 Finisar（被 II-VI 收購(gòu)）、PRC（被 Viavi 收購(gòu)）及 Himax 等。

窄帶濾光片：

由于發(fā)射端光源 VCSEL 發(fā)射的是特定波長(zhǎng)（850nm/940nm） 的近紅外光，窄帶濾光片可將該波長(zhǎng)以外的環(huán)境光“剔除”，使僅有該波長(zhǎng)的 近紅外光進(jìn)入圖像傳感器，從而避免環(huán)境光的干擾。窄帶濾光片的薄膜由低折 射率和高折射率的兩種膜組成，疊加后層數(shù)達(dá)幾十層，每一層薄膜的參數(shù)漂移 都可能影響最終性能。而且窄帶濾光片透過(guò)率對(duì)薄膜的損耗非常敏感，所以制 備峰值透過(guò)率很高、半帶寬又很窄的濾光片非常困難。全球僅有美國(guó)廠商 Viavi 和國(guó)內(nèi)廠商水晶光電可供應(yīng)。

近紅外攝像頭對(duì)比：

3D 結(jié)構(gòu)光的近紅外攝像頭要求較低，其作用是成像， iPhone X 的近紅外攝像頭由意法半導(dǎo)體提供，采用 Soitec 公司的 Imager－SOI 技術(shù)，具有更高的量子效率和極低的噪聲。TOF 的近紅外攝像頭要求則比 3D 結(jié) 構(gòu)光高的多，因?yàn)?TOF 發(fā)射的是高頻調(diào)制脈沖，脈沖頻率可高達(dá) 100MHz，從而 使得傳感器的感光時(shí)間非常短，達(dá)到納秒級(jí)別，因此要保證一定的信噪比，單 像素尺寸要比一般攝像機(jī)大很多，目前 TOF 傳感器的單像素尺寸最小為 10μm （如 Sony 的 IMX556PLR，1/2”，對(duì)應(yīng)分辨率為 640 x 480，即 30 萬(wàn)像素），而 RGB 傳感器的像素尺寸目前最小可達(dá) 0.8μm（如 Sony 的 IMX586，同樣 1/2”， 像素高達(dá) 4800 萬(wàn)），iPhone X 的近紅外攝像頭為 140 萬(wàn)像素。因此分辨率低是 TOF 方案的硬傷之一，早年的 TOF 傳感器，多采用 CCD 類(lèi)型,CCD 相比 CMOS 感 光利用率更高，但是功耗十分大，發(fā)熱嚴(yán)重，也是此前 TOF 方案未能應(yīng)用在手 機(jī)中的原因之一。

隨著圖像傳感器廠商不斷提高 CMOS 傳感器的技術(shù)，通過(guò)背 照式（BIS, Backside Illumination）設(shè)計(jì)、電流輔助光子演示（CPAD）技術(shù)，并將高速率多幀圖像合成單張圖像用以計(jì)算最終的深度，在降低圖像噪聲的同 時(shí)降低了功耗，從而使 TOF 應(yīng)用于手機(jī)成為可能，但對(duì)應(yīng)的 TOF 傳感器芯片成 本也高出很多。

5G 時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)/VR/AR 應(yīng)用拉動(dòng) TOF 需求

盡管目前已經(jīng)推出的 TOF 手機(jī)功能眾多，利如美圖功能可進(jìn)一步優(yōu)化手機(jī) 拍照的景深效果，“三維建?！惫δ芸梢詫?shí)現(xiàn)體型測(cè)量、AR 尺子、Emoji 表情 等，但以上功能對(duì)于用戶(hù)而言更多是嘗鮮，并不實(shí)用，難以拉動(dòng)長(zhǎng)期需求。實(shí) 際上，在智能手機(jī)之外，TOF 模組還有更廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，包括智慧駕駛、機(jī) 器人、智能家居、智慧電視、智能安防和 VR/AR 等，目前在這些領(lǐng)域，TOF 技 術(shù)的應(yīng)用尚處于起步階段。

5G 時(shí)代推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，從而帶來(lái)各類(lèi)智能設(shè)備對(duì)三維感知能力的需求。TOF 憑借其成本優(yōu)勢(shì)、優(yōu)秀的實(shí)時(shí)感知能力將成為主流的 3D 感測(cè)方案。尤其是 在 VR/AR 應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于時(shí)延有很高要求，從而避免眩暈感，TOF 則是相對(duì)最 適合的空間定位技術(shù)。在汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域，TOF 可以用于手勢(shì)識(shí)別、車(chē)內(nèi)駕駛員 狀態(tài)監(jiān)測(cè)、以及車(chē)外物體探測(cè)等。在工業(yè)物流應(yīng)用領(lǐng)域，TOF 可以用于采集包 裹的三維信息，直接計(jì)算不同包裹的體積，從而降低人工成本；此外 TOF 還可 以用于避障系統(tǒng)，如掃地機(jī)器人，且憑借其對(duì)光照條件不敏感的優(yōu)點(diǎn)可用于戶(hù) 外遠(yuǎn)距離應(yīng)用，如物流機(jī)器人、引導(dǎo)機(jī)器人等。

據(jù) IHS Markit 報(bào)告， 2018 年 全球 TOF 傳感器市場(chǎng)規(guī)模為 3.7 億美元，占整個(gè) 3D 感測(cè)市場(chǎng)的 33%，2019 年 其市場(chǎng)規(guī)模將同比增長(zhǎng) 35%，達(dá) 5 億美元，占比提高至 40%左右。基于 TOF 方 案的多方面優(yōu)勢(shì)，尤其是成本優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì) 2022 年 TOF 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 15 億美 元，占比整個(gè) 3D 感測(cè)市場(chǎng)的 50%左右。

從具體應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，未來(lái) 3 年 TOF 主要的應(yīng)用市場(chǎng)還是來(lái)自智能手機(jī)市 場(chǎng)，預(yù)計(jì) 2020 年對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 6 億美元，占整個(gè)市場(chǎng)的 90%以上，其次是 平板電腦市場(chǎng)、建筑物檢測(cè)、智能家居、汽車(chē)中控、無(wú)人機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域，2021 年平板電腦市場(chǎng)將迎來(lái)翻倍增長(zhǎng)。我們認(rèn)為 IHS 對(duì)于 2020 年 TOF 市場(chǎng)規(guī)模預(yù) 測(cè)較為保守，按照我們?cè)诘谝徽聝?nèi)容中的預(yù)測(cè)，2020 年全球智能手機(jī) TOF 模組 出貨量約 1.83 億個(gè)，按 10 美金的單價(jià)計(jì)算，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模約 18 億美元。

二、國(guó)內(nèi)廠商在鏡頭、濾光片和模組環(huán)節(jié)具備優(yōu)勢(shì)

1、產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

整個(gè) 3D 感測(cè)產(chǎn)業(yè)鏈包括 3D 攝像頭模組(包括 3D 結(jié)構(gòu)光和 TOF)、軟件算 法以及系統(tǒng)整體解決方案提供商 3 個(gè)環(huán)節(jié)。而 3D 結(jié)構(gòu)光和 TOF 模組基本組 成相同，都由光源（illuminator）、傳感器陣列（Sensor Array）和光學(xué)器 件（Optics）等零部件組成。據(jù) Yole 預(yù)測(cè)，2023 年整個(gè) 3D 攝像頭模組的市 場(chǎng)規(guī)模可達(dá) 155 億美元，其中光源市場(chǎng)占 14%，傳感器市場(chǎng)占 17%，光學(xué)器 件市場(chǎng)占 28%，模組市場(chǎng)占 40%。

方案商方面，3D 結(jié)構(gòu)光陣營(yíng)廠商主要有蘋(píng)果（收購(gòu) Prime Sense）、英特 爾（RealSense 產(chǎn)品）、ams、高通/Himax、Mantis Vision、華為、奧比中光 等。TOF 陣營(yíng)廠商主要有微軟、索尼、松下、英飛凌/pmd、ADI、ams、ST、TI、Melexis、 ESPROS 以及國(guó)內(nèi)公司聚芯微電子、炬佑智能等。

ams整個(gè)行業(yè)布局最完善的公司，擁有 3D 結(jié)構(gòu)光和 TOF 兩種解決方案，且 基本全產(chǎn)業(yè)鏈都有布局。iPhone X 3D 結(jié)構(gòu)光模組中的點(diǎn)陣投影儀即為ams供 應(yīng)，其中的 WLO 透鏡（來(lái)自 2017 年收購(gòu)的子公司 Heptagon）也由其供應(yīng)。在 TOF 方案中，公司擁有 TARA 和 TARASLIM 兩個(gè)系列的泛光照明器產(chǎn)品，分別適 用于家用機(jī)器人和汽車(chē)等應(yīng)用的廣角手勢(shì)傳感和頭部追蹤以及手機(jī)中的臉部 識(shí)別。

（注：關(guān)于英飛凌的TOF方案和ams的3D結(jié)構(gòu)光方案可參看芯智訊此前文章《3D sensing市場(chǎng)加速爆發(fā)，TOF和結(jié)構(gòu)光誰(shuí)將更勝一籌？》，關(guān)于ADI的TOF方案可以參看《ADI的TOF 3D方案已廣泛應(yīng)用，后續(xù)將推采用CMOS TOF Sensor》：http://www.icsmart.cn/33301/）

Sony 是 CIS（圖像傳感器）領(lǐng)域的龍頭廠商，因此在 TOF 傳感器領(lǐng)域具備 先發(fā)優(yōu)勢(shì)，公司從 2009 年起開(kāi)始研發(fā) BSI(背照式)傳感器技術(shù)，與 2015 年收 購(gòu)的 Softkinetic 研發(fā)的電流輔助光子調(diào)節(jié)器（CAPD）相結(jié)合，推出了深度感 應(yīng)性能更高，體積更小的新型背照式 TOF 傳感器 DepthSense 系列產(chǎn)品。2017 年公司推出的首個(gè)背照式 TOF 傳感器 IMX456QL 尺寸僅有 1/2 英寸(8mm)，并擁 有 VGA 分辨率（30 萬(wàn)像素），價(jià)格約人民幣 176 元。目前市場(chǎng)上大半的 TOF 手 機(jī)采用的都是 Sony 的 TOF 方案。此外，知名汽車(chē)半導(dǎo)體 Melexis 在 2015 年與 索尼簽訂了專(zhuān)利許可協(xié)議，獲準(zhǔn)在自家產(chǎn)品中應(yīng)用索尼的 DepthSense ToF 技 術(shù)。

英飛凌是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，與知名TOF廠商pmd合作研發(fā)TOF模組， 其中 pmd 主要負(fù)責(zé) TOF 像素和 TOF 系統(tǒng)研發(fā), 英飛凌主要負(fù)責(zé)半導(dǎo)體工藝、產(chǎn) 品研發(fā)和產(chǎn)生。目前，雙方已合作推出多款 REAL3 系列 ToF 圖像傳感器，最新 款第四代 REAL3 圖像傳感器型號(hào)為 IRS2771C，芯片面積僅為 4.6mm×5mm，接 近 HVGA（15 萬(wàn)像素）的分辨率。

意法半導(dǎo)體（STM）是全球知名半導(dǎo)體公司，目前已推出了三代 TOF 相關(guān) 產(chǎn)品，VL6180、VL53L0X 和 VL53L1X。自蘋(píng)果 iPhone 7 發(fā)布以來(lái)，公司一直為 蘋(píng)果提供定制款 TOF 距離傳感器（Proximity Sensor）。此外在 iPhone X 中， 意法半導(dǎo)體還導(dǎo)入近紅外攝像頭圖像傳感器等組件。

華為 Mate 30 Pro 采用的是 Sony 的方案，另外前后兩顆 TOF 攝像頭的模 組廠商主要有歐菲光和舜宇光學(xué)、鏡頭供應(yīng)商主要為大立光和舜宇光學(xué)， Diffuser 由美國(guó)廠商 Viavi 和國(guó)內(nèi)舜宇光學(xué)供應(yīng)，VCSEL 由 Lumentum、縱慧 等供應(yīng)。

2、接收端—;—;近紅外攝像頭（NIR Camera）

傳感器芯片

ToF 接收端的傳感器芯片仍是以 Sony 為主，Sony 和三星作為圖像傳感 器芯片的龍頭公司，在 TOF 市場(chǎng)也積累深厚，未來(lái)將成為市場(chǎng)的主要領(lǐng)導(dǎo)。國(guó)內(nèi)主要由被韋爾股份收購(gòu)的豪威科技，目前在 TOF 領(lǐng)域還沒(méi)有明顯動(dòng)作。

光學(xué)鏡頭

手機(jī)鏡頭領(lǐng)域，臺(tái)灣大立光公司遙遙領(lǐng)先，2017 年占據(jù)全球市場(chǎng) 38% 的 份額，其次是國(guó)內(nèi)公司舜宇光學(xué)，占據(jù) 17%的市場(chǎng)份額。華為 Mate 30 Pro 前后兩顆 TOF 攝像頭的鏡頭供應(yīng)商主要為大立光和舜宇光學(xué)，看好 TOF 市場(chǎng) 爆發(fā)對(duì)舜宇光學(xué)業(yè)績(jī)的拉動(dòng)。

窄帶濾光片

窄帶濾光片的薄膜一般由低折射率和高折射率的兩種膜組成，疊加后層 數(shù)達(dá)幾十層，每一層薄膜的參數(shù)漂移都可能影響最終性能。而且窄帶濾光片 透過(guò)率對(duì)薄膜的損耗非常敏感，所以制備峰值透過(guò)率很高、半帶寬又很窄的 濾光片非常困難。目前全球供應(yīng)商僅有美國(guó)公司 Viavi 和國(guó)內(nèi)水晶光電，水 晶光電給 Viavi 提供代工服務(wù)。iPhone 的 3D 結(jié)構(gòu)光模組中 Viavi 在后期將 部分訂單釋放給水晶光電以減少生產(chǎn)費(fèi)用，TOF 模組中也有望延續(xù)。此外， 在安卓端，水晶光電有望成為三星和華為的窄帶濾光片的直接供貨商，毛利 率將進(jìn)一步提高。

3、國(guó)內(nèi)相關(guān)上市企業(yè)

國(guó)內(nèi)廠商相對(duì)來(lái)說(shuō)在接收端優(yōu)勢(shì)更明顯，包括模組、窄帶濾光片和鏡頭等 環(huán)節(jié)。看好手機(jī)攝像頭模組龍頭廠商歐菲光，謹(jǐn)慎看好窄帶濾光片龍頭廠商水 晶光電，建議關(guān)注國(guó)內(nèi)鏡頭領(lǐng)先廠商聯(lián)創(chuàng)電子。

1、歐菲光

歐菲光是全球手機(jī)攝像頭模組龍頭企業(yè)。公司目前業(yè)務(wù)包含兩大部分：一是智能手機(jī)業(yè)務(wù)，主要產(chǎn)品包括手機(jī)攝像頭模組、觸控顯示模組和生物識(shí)別模組；二是智能汽車(chē)業(yè)務(wù)，主要產(chǎn)品包括智能中控系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)（ADAS）和車(chē)身電子等。

公司近 5 年?duì)I收保持快速增長(zhǎng)，手機(jī)攝像頭模組是公司最主要的業(yè)務(wù)，2017 年?duì)I收占公司總營(yíng)收的 50%左右。2018 年隨著內(nèi)嵌觸控（In-Cell）方案的崛 起，公司的外掛式觸控業(yè)務(wù)受到重大影響，大幅拖累當(dāng)年業(yè)績(jī)。

2019 年 11 月 19 日，公司發(fā)布公告稱(chēng)將非 A 客戶(hù)相關(guān)的觸控顯示業(yè)務(wù)以股 權(quán)轉(zhuǎn)讓的形式出表并進(jìn)行獨(dú)立發(fā)展，未來(lái)將聚焦光學(xué)業(yè)務(wù)。公司在攝像頭模組 領(lǐng)域具備技術(shù)和規(guī)模的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并是已經(jīng)上市的多款 TOF 手機(jī)的模組供應(yīng)商?？春?TOF 模組滲透率提高對(duì)公司業(yè)績(jī)的拉動(dòng)。

2、水晶光電

水晶光電是全球?yàn)V光片龍頭廠商，主要業(yè)務(wù)包括成像光學(xué)、新型顯示、生 物識(shí)別、反光材料和藍(lán)寶石襯底五大業(yè)務(wù)板塊。成像光學(xué)主要包括手機(jī)攝像頭 采用的紅外濾光片等產(chǎn)品，新型顯示主要包括視頻眼鏡、超短焦投影、HUD （Head-up Display，抬頭顯示器）和為微影光引擎等產(chǎn)品。

公司 2018 年?duì)I業(yè)收入為 23.26 億元，同比增長(zhǎng) 8.39%，相比之前幾年的 增速有較大幅度放緩，主要是因?yàn)?2018 年全球消費(fèi)類(lèi)電子尤其是手機(jī)行業(yè)的 發(fā)展?jié)u入平穩(wěn)期，增速放緩，以及 LED 業(yè)務(wù)產(chǎn)能過(guò)剩，導(dǎo)致藍(lán)寶石襯底業(yè)務(wù) 收入萎縮；公司 2018 年歸母凈利潤(rùn)為 4.68 億元，同比增長(zhǎng) 31.57%，主要 系公司出售日本光馳股份帶來(lái)的 1.62 億投資收益所致。2019 年前三季度公 司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 20.66 億元，同比增長(zhǎng) 26.43%；歸母凈利潤(rùn)為 3.60 億元， 同比下滑 11.18%，主要系非經(jīng)常性損益金額減少所致；扣非歸母凈利潤(rùn)為 2.87 億元，同比增長(zhǎng) 14.32%。‘

公司作為全球僅有的兩家窄帶濾光片供應(yīng)商之一，未來(lái)隨著 TOF 滲透率提 高，一方面在 A 客戶(hù)端受益 Viavi 的部分訂單釋放，另一方面受益安卓端的需 求增長(zhǎng)，將成為三星和華為的窄帶濾光片的直接供貨商，毛利率進(jìn)一步提高。

3、聯(lián)創(chuàng)電子

公司是國(guó)內(nèi)光學(xué)鏡頭、攝像頭模組和觸控顯示產(chǎn)品領(lǐng)先廠商，產(chǎn)品應(yīng)用于 智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子領(lǐng)域、以及運(yùn)動(dòng)相機(jī)、智能駕駛、智能家居、 VR/AR 等其他領(lǐng)域。據(jù)官網(wǎng)信息，公司目前具備年產(chǎn)高清廣角鏡頭及手機(jī)鏡頭 1 億顆、觸摸屏 6000 萬(wàn)片、顯示模組 8000 萬(wàn)片、觸摸顯示一體化 8000 萬(wàn) 片的生產(chǎn)能力。公司 2015-2017 年?duì)I收和凈利潤(rùn)都保持較高的增速。2018 年 受到下游消費(fèi)電子需求下滑等外部因素影響，公司營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)有所下滑。2019 年上半年公司光學(xué)業(yè)務(wù)營(yíng)收同比增長(zhǎng) 88%，達(dá) 4.66 億元，帶動(dòng)公司整體 營(yíng)收重回上升通道。

公司目前手機(jī)鏡頭客戶(hù)主要為韓國(guó)大客戶(hù)，用于 3D 感測(cè)的準(zhǔn)直鏡頭已實(shí) 現(xiàn)量產(chǎn)，并已小批量出貨給華為，公司是華為 3D 結(jié)構(gòu)光模組準(zhǔn)直鏡頭的唯一 供應(yīng)商。公司表示目前已經(jīng)具備 TOF 鏡頭及模組的生產(chǎn)能力，看好 TOF 模組滲 透率提高對(duì)公司業(yè)績(jī)的拉動(dòng)。