據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，從最初為智能手機(jī)和平板電腦提供環(huán)境光和距離傳感器，到開發(fā)出可穿戴設(shè)備應(yīng)用的心率傳感器，再到推出“半定制”的光電傳感器創(chuàng)新商務(wù)模式，艾普柯微電子（上海）有限公司（以下簡(jiǎn)稱：艾普柯）自2011年成立起，時(shí)刻保持著對(duì)光電傳感器解決方案的初心以及對(duì)消費(fèi)電子市場(chǎng)的敏銳嗅覺，憑借超強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力及日益豐富的產(chǎn)品線，已躍升為中國(guó)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(huì)：3D視覺技術(shù)及應(yīng)用』中，艾普柯首席執(zhí)行官李碧洲帶來了關(guān)于飛行時(shí)間（ToF）產(chǎn)品小型化方案的精彩分享。
艾普柯首席執(zhí)行官李碧洲先生發(fā)表題為《ToF產(chǎn)品的小型化方案》的演講
艾普柯是國(guó)內(nèi)最早做ToF的企業(yè)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(fā)。李碧洲先生在一開場(chǎng)就介紹道：“目前多數(shù)ToF模組產(chǎn)品的尺寸在幾十毫米，這對(duì)于終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說是非常受限的，大幅減小ToF模組產(chǎn)品的尺寸已是目前主流發(fā)展趨勢(shì)，我們已通過成功完成毫米級(jí)ToF小型化方案，提供目前市場(chǎng)上最小的ToF模組產(chǎn)品。”
艾普柯實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)ToF小型化方案的“兩部走戰(zhàn)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(dòng)發(fā)光檢測(cè)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(yōu)勢(shì)，當(dāng)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(fā)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(fā)射端和接收端做到非常小的模組里難度不小，經(jīng)過多方比較驗(yàn)證后，艾普柯想到以下兩種獨(dú)特的解決方法：
“CCD + CMOS”陣列式ToF技術(shù)方案：
在ToF技術(shù)方案中，通過采用片內(nèi)電路的方式可以實(shí)現(xiàn)無需龐大復(fù)雜的片外供電系統(tǒng)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(yè)會(huì)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(duì)較低，且代工資源豐富。我們決定采用“CCD + CMOS”的陣列式ToF技術(shù)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(jié)合定制化CCD ToF后端工藝實(shí)現(xiàn)高靈敏度像素設(shè)計(jì)，通過上萬次的積分得到精確的深度（距離）信息。這樣相當(dāng)于把兩種不同的IC集成到一顆芯片內(nèi)，也是我們?yōu)閷?shí)現(xiàn)ToF小型化先從芯片著手的第一步。”
艾普柯創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了CCD與CMOS兩種技術(shù)的高度集成
縮小像素設(shè)計(jì)：
接下來就是像素問題，艾普柯針對(duì)這一問題深入研究，經(jīng)過三年多的研發(fā)已將像素縮小到目前的17.5μm，未來還將開發(fā)10μm 甚至5μm 的ToF像素，這其中封裝技術(shù)的選擇也非常有學(xué)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(yè)界非常有競(jìng)爭(zhēng)力。”
第二步：實(shí)現(xiàn)ToF模組小型化
在李碧洲先生看來，實(shí)現(xiàn)ToF模組小型化，一方面必須重點(diǎn)從封裝技術(shù)入手，解決散熱、電干擾、光路設(shè)計(jì)校準(zhǔn)及檢測(cè)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(chǎng)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(shí)候的難度會(huì)非常大，尺寸越小，對(duì)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(huì)越大，我們現(xiàn)在的方法是將3D ToF傳感器和旁邊的2D Camera結(jié)合，通過算法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的活體檢測(cè)。我們?cè)诓捎盟惴ㄝo助小型化的方面也做了很多努力，目標(biāo)是降低尺寸，最終可以應(yīng)用在手機(jī)上。”李碧洲先生也向在場(chǎng)觀眾展示了艾普柯通過高效算法，抓取1000個(gè)ToF深度像素形成的人臉圖像（見下圖），完全可以應(yīng)用在活體檢測(cè)。
艾普柯的算法輔助ToF產(chǎn)品小型化方案
談及VCSEL在ToF產(chǎn)品小型化的作用時(shí)，李碧洲先生認(rèn)為“目前的VCSEL還是采用Wire bonding與ToF傳感器連接。VCSEL的發(fā)射功率越大，尺寸越大。為了實(shí)現(xiàn)ToF模組小型化，VCSEL廠商還有很多事情要做。第一要提高發(fā)光效率，第二是解決驅(qū)動(dòng)電路位于VCSEL下面的散熱問題和效率問題，這些都是關(guān)系到ToF模組品質(zhì)的核心問題。我相信有很多公司已經(jīng)在做這方面的努力，我們合作的VCSEL的供應(yīng)商，今天的演講嘉賓也會(huì)往這個(gè)方向努力。”
ToF小型化道路機(jī)會(huì)與極限并存，量產(chǎn)在望
在分享艾普柯ToF小型化的成果和經(jīng)驗(yàn)后，李碧洲先生總結(jié)道“手機(jī)、AR眼鏡等消費(fèi)類產(chǎn)品原始設(shè)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(jī)會(huì)用在智能手機(jī)上。艾普柯提供的ToF模組尺寸已經(jīng)具備在手機(jī)上廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前，索尼已經(jīng)在高分辨率的3D ToF模組率先取得突破，意法半導(dǎo)體（ST）的單點(diǎn)ToF模組也已經(jīng)廣泛商業(yè)化，我們嘗試做中等規(guī)模分辨率、全球最小尺寸的3D ToF模組，這對(duì)我們來講也是冒險(xiǎn)的嘗試。但是我們做了，并且已經(jīng)取得成果，預(yù)計(jì)2019年就可以到量產(chǎn)階段。”
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