據麥姆斯咨詢報道，從最初為智能手機和平板電腦提供環境光和距離傳感器，到開發出可穿戴設備應用的心率傳感器，再到推出“半定制”的光電傳感器創新商務模式，艾普柯微電子（上海）有限公司（以下簡稱：艾普柯）自2011年成立起，時刻保持著對光電傳感器解決方案的初心以及對消費電子市場的敏銳嗅覺，憑借超強核心競爭力及日益豐富的產品線，已躍升為中國大陸排名第一的光電傳感器公司。在本次由麥姆斯咨詢主辦的『第二十四屆“微言大義”研討會：3D視覺技術及應用』中，艾普柯首席執行官李碧洲帶來了關于飛行時間（ToF）產品小型化方案的精彩分享。
艾普柯首席執行官李碧洲先生發表題為《ToF產品的小型化方案》的演講
艾普柯是國內最早做ToF的企業之一，自2015年起在與合作伙伴的碰撞火花中開始了ToF傳感器的研發。李碧洲先生在一開場就介紹道：“目前多數ToF模組產品的尺寸在幾十毫米，這對于終端產品設計來說是非常受限的，大幅減小ToF模組產品的尺寸已是目前主流發展趨勢，我們已通過成功完成毫米級ToF小型化方案，提供目前市場上最小的ToF模組產品。”
艾普柯實現毫米級ToF小型化方案的“兩部走戰略”
第一步：完成ToF傳感器芯片小型化
李碧洲先生介紹“ToF傳感器采用主動發光檢測原理，與我們以前做的距離傳感器原理一致。但ToF傳感器的線性度非常好，受顏色的影響也不大，因此相比普通距離傳感器來說，更具有性能優勢，當前的首要課題是要縮小ToF芯片尺寸。”
在李碧洲先生看來，縮小ToF芯片尺寸可以從多方面入手。將發射端，也就是VCSEL芯片尺寸減小是其中重要方向之一。但要將發射端和接收端做到非常小的模組里難度不小，經過多方比較驗證后，艾普柯想到以下兩種獨特的解決方法：
“CCD + CMOS”陣列式ToF技術方案：
在ToF技術方案中，通過采用片內電路的方式可以實現無需龐大復雜的片外供電系統的問題，這一步的解決方法有不少，李碧洲先生剖析到“有些企業會采用CCD特定工藝的方案，但總體成本不菲，可加工的代工廠較少。CMOS的成本相對較低，且代工資源豐富。我們決定采用“CCD + CMOS”的陣列式ToF技術方案，可有效解決成本、尺寸和靈敏度三重問題。即采用CMOS工藝完成ADC/PLL/Interface/DSP/Memory等功能，結合定制化CCD ToF后端工藝實現高靈敏度像素設計，通過上萬次的積分得到精確的深度（距離）信息。這樣相當于把兩種不同的IC集成到一顆芯片內，也是我們為實現ToF小型化先從芯片著手的第一步。”
艾普柯創造性地實現了CCD與CMOS兩種技術的高度集成
縮小像素設計：
接下來就是像素問題，艾普柯針對這一問題深入研究，經過三年多的研發已將像素縮小到目前的17.5μm，未來還將開發10μm 甚至5μm 的ToF像素，這其中封裝技術的選擇也非常有學問，李碧洲先生解釋說：“TSV封裝可有效避免Wire bonding（引線鍵合）占用面積的問題，在業界非常有競爭力。”
第二步：實現ToF模組小型化
在李碧洲先生看來，實現ToF模組小型化，一方面必須重點從封裝技術入手，解決散熱、電干擾、光路設計校準及檢測等問題，另一方面還要配合高效的算法，才能最終贏得3D ToF模組小型化這場硬仗。“核心部分是透鏡，一次注塑成型用的材料精度沒有像玻璃那么高，加工時候的難度會非常大，尺寸越小，對精度的要求也越高。我們還有別的方法來減少ToF模組的尺寸，分辨率越高，芯片尺寸就會越大，我們現在的方法是將3D ToF傳感器和旁邊的2D Camera結合，通過算法實現準確的活體檢測。我們在采用算法輔助小型化的方面也做了很多努力，目標是降低尺寸，最終可以應用在手機上。”李碧洲先生也向在場觀眾展示了艾普柯通過高效算法，抓取1000個ToF深度像素形成的人臉圖像（見下圖），完全可以應用在活體檢測。
艾普柯的算法輔助ToF產品小型化方案
談及VCSEL在ToF產品小型化的作用時，李碧洲先生認為“目前的VCSEL還是采用Wire bonding與ToF傳感器連接。VCSEL的發射功率越大，尺寸越大。為了實現ToF模組小型化，VCSEL廠商還有很多事情要做。第一要提高發光效率，第二是解決驅動電路位于VCSEL下面的散熱問題和效率問題，這些都是關系到ToF模組品質的核心問題。我相信有很多公司已經在做這方面的努力，我們合作的VCSEL的供應商，今天的演講嘉賓也會往這個方向努力。”
ToF小型化道路機會與極限并存，量產在望
在分享艾普柯ToF小型化的成果和經驗后，李碧洲先生總結道“手機、AR眼鏡等消費類產品原始設備制造商（OEM）往往開門見山，直接談ToF模組的尺寸。ToF模組做到足夠小，成本降到可接受范圍，才有機會用在智能手機上。艾普柯提供的ToF模組尺寸已經具備在手機上廣泛應用的基礎。目前，索尼已經在高分辨率的3D ToF模組率先取得突破，意法半導體（ST）的單點ToF模組也已經廣泛商業化，我們嘗試做中等規模分辨率、全球最小尺寸的3D ToF模組，這對我們來講也是冒險的嘗試。但是我們做了，并且已經取得成果，預計2019年就可以到量產階段。”
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