【芯视野】苹果入局，5G时代ToF的行业爆发机遇与隐忧

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集微网（/Kelven）从2017年9月开始，苹果推出了全球首款搭载3D结构光技术的智能手机——iPhone X，并且以实现了3D人脸识别的Face ID取代我们常用的指纹识别。往后的日子里，各大手机厂商纷纷追随仿效，从这一刻开始，3D探测市场被开始关注。

随着2D向3D市场转变，ToF显然已经进入到3D感测的战场。与苹果开始使用的3D结构光技术一样，ToF同样是3D探测的技术之一。如果说三摄持续渗透，四摄搭载率提升将成为明年手机摄像头的趋势，那么随着5G时代的普及， ToF快速上量或将成为明年摄像头市场的又一大发展趋势。

一位关注移动摄像头领域的业内人士表示：从目前的情况来，明年手机摄像头的搭载率相较2019年会有一个大幅提升，最明显的便是4800万或6400万这类高像素的摄像头配置，还有三摄甚至四摄的配置，最后还会有后置的ToF 3D摄像头。

供应链消息称，苹果公司近期要求Face ID模块供应商在2019年底前，向苹果提供终端设备后置镜头ToF用VCSEL元件，这意味2020年的新iPhone很有可能会搭载后置ToF的3D检测镜头。

根据拓墣产业的预测，2018年苹果普及前置结构光，2019年安卓尝试后置ToF方案，而2020年苹果有望导入后置ToF，安卓后置ToF也将快速上量。虽然对于ToF来年发展一片向好，但是ToF同属CIS领域的产品，而CMOS图像传感器（CIS）市场不稳定（芯片供不应求，价格上升，产能不足）的情况在持续，这无疑给ToF明年的市场爆发埋下了隐忧。

2020年ToF能火起来么？

AI拍照是目前全球一线终端品牌持续挖掘的应用之一，在5G时代，这项应用也成为产业链协同手机品牌实现升级的一大重。行业巨头之一的苹果公司曾一再表示，AR将会成为未来智能手机的一个发展方向。

近日巴克莱分析师与亚洲的苹果供应链制造商发布了一份报告，报告显示，在苹果公司2020年发布的新一代iPhone系列产品中，Pro和Max两个版本上都将搭载后置3D摄像头（ToF）。有业内人士预计，苹果的入局ToF会给明年ToF产业的成长带来强劲的动力。

实际ToF自2018年出现之后，业内便奏响“2019将会是ToF爆发的时间”的号角。时间来到2019年年末，审视过后，虽然ToF相比较去年有大的进步，多家手机厂商在其中高端手机都导入了ToF，但距离爆发还是有不少的距离。

归纳起来，ToF还没火起来与其落地应用、技术成熟度、产业链都有关系。第一，ToF技术现阶段还缺乏一些刚需的应用，虽然我们现在可以实现诸如AR试衣服、3D跳舞跟随等应用三维视觉技术的功能，但是这些功能现在大部分仅限于“自娱自乐”，并不是市场应用的刚需。在消费者“娱乐”过后，似乎ToF应用又归于平淡。

此外，ToF三维视觉技术却依然不够成熟。首当其冲的便是模组功耗和发热量仍然偏大，同时分辨率和成本等问题局限了ToF技术的快速普及，其次3D结构光、毫米波雷达等技术的市场竞争讨论依然还在进行中。

从产业链角度来，我国的ToF产业仍不完善，核心的技术依然在国外玩家手中。ToF技术对感光芯片、VCSEL（面射型激光）元件的要求较高，而目前它们基本来自国外的索尼、ADI、Lumentum等厂家供应。国内供应ToF相机模组、元器件的厂商之间则是在价格斗争。

3D摄像头作为三维世界息采集的入口，可以结合5G实现手机端AR应用，有望在5G手机时代普及。拓墣产业研究院研究经理蔡卓卲表示：“苹果iPhone前置摄像头导入结构光3D 传感技术，应用在人脸辨识、刷脸解锁功能。因此谈及3D摄像头，结构光便成为必谈的一个方案。”

蔡卓卲接着补充：“虽然当时Android 阵营厂商也想跟进，可是发现结构光技术门槛较高且有专利问题，因此2017年和2018年针对解锁功能，仍以透过指纹辨识、密码方式进行，Android 阵营前镜头无法全面导入3D传感。”

目前3D摄像头主要有结构光、ToF和双目三种3D方案。其中结构光近距离精度高，主要应用智能手机至手机人脸识别、解锁支付等领域；双目被应用于安防、智能货柜等领域；ToF被应用于智能手机后置拍照、人脸识别、解锁支付、VR、AR、汽车电子、安防监控以及扫地机、门锁、新零售等多个领域。

虽然作为前置3D摄像头，ToF在近距离的精度比3D结构光低，但是近两年ToF的技术提升和成本下降，不少终端厂商已经开始逐步在自家的中高端手机上布局ToF的3D技术，为未来的5G时代的AR应用做准备。

奥比中光手机事业部总经理胡科峰表示：“结构光和ToF两种技术同时也都在继续向前演进，各自的优劣势也并不是一成不变的。而且，市场也并非是简单的由技术的优劣所决定，更重要的还是主流厂商的方向性选择和引导、用户的选择，以及应用生态的完善。”

“ToF技术也有它的优，比如远距离的相对精度比较好。它与3D结构光两者各有优缺，并不存在谁全面压倒谁的情况。这需要从手机使用的角度出发，去分析哪种技术更适合落地到手机的应用场景里。”胡科峰补充。

目前华为、OV、三星等厂商均推出后置ToF的机型。其中，三星S10 5G版、华为Mate 30 Pro前后也均采用了ToF方案。预测不论是苹果或非苹阵营如三星、华为、小米、OPPO、vivo 等等，纷纷计划在2020年的终端后置摄像头搭载ToF镜头，并且这不再是中高端手机的独享，慢慢会下放到中低端的终端。

“从应用端来，ToF技术由于具有更广阔的应用空间，所以也一致被业界所好。”一位业内人士表示，“从另外一个角度来，5G正悄悄向我们靠近，而它的来临对于ToF技术也有着积极的催化作用。”

有意思的是，苹果作为3D探测市场的开创者，除了使用3D结构光技术外，预计其也要在2020年开始使用ToF技术。集微网向供应链求证得知，苹果公司的确将在新品后置摄像头中增加一颗ToF镜头，而前置人脸识别摄像头则还是沿用了3D结构光的技术。

据知情人透露，苹果公司计划在新一代iPhone系列中的两个版本搭载四颗后置摄像头，其中包括，一颗AF镜头、一颗广角镜头、一颗超广角镜头以及一颗3D ToF镜头。

集微网采访现在国内ToF模组主力制造商得知，虽然ToF在短距离精度的表现不如结构光，但长距离精度表现不错，除了能够满足在后置摄像头应用场景中的需求，目前ToF用于前置摄像头的人脸解锁精度也是可以满足的。

当然成本也是苹果所考虑的因素，集微网从市场上得知，目前一颗3D结构光模组均价几乎都达到20美金以上，而ToF模组的单价基本维持在10美金左右，两者之间存在成倍的价差。

有了行业领导者苹果的加入，或许已经说明ToF应用领域开始逐渐成熟，将会极大推动ToF市场的行业发展，明年的ToF相会真正开始放量。

ToF供应链扩大，核心芯片尚待突破

目前手机的后置镜头模组一般包含3-4个镜头，一般是广角、长焦、景深等，而ToF镜头的配备将会取代景深镜头，实现3D空间数据的采集。蔡卓卲指出，ToF 镜头成本会较本的景深镜头贵一些，但是对厂商来说，成本只多一，除了能取代本功能之外，还可以为未来AR 应用铺路。

手机后置ToF镜头的兴起对于整个产业和供应链来说，似乎是一个从无到有的过程。以往3D探测手机产业几乎都在苹果供应链的手上，随着安卓手机逐渐开始导入ToF镜头，同时逐渐下放，除了高端旗舰手机外，中低端手机也会逐渐跟上，如华为Mate系列、华为P系列、三星A系列等都用上了ToF。可以预见，ToF镜头的需求会越来越大，供应链随之需要扩大。

根据TrendForce预估，手机3D探测中Vcsel 产值，预估2019年市场产值达11.39 亿美元，成长26%。 供应链预期2020年市场也将达双位数成长。3D探测模组厂立普思指出，一线手机厂中对ToF的需求很高，各模组厂不断提供更新方案，使得ToF的能力得到提高，感测效果获得提升。

按照我们的分类，ToF产业链中主要包括ToF传感器芯片厂商、模组厂商、算法厂商及VCSEL、DOE等元器件厂商。其中VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）译为垂直腔面发射激光器，简称面射型激光，是ToF技术方案所采用的光源；DOE（Diffraction Optical Element）就是衍射光学元件，用来使发出的光保持均匀，准确测距。这两者都是ToF三维视觉硬件的核心元器件。

ToF技术对光学传感芯片要求高，而目前国外传感器芯片厂商在国内ToF产业链中占据着主导地位。当中如三星、索尼、松下、ADI、英特尔等巨头，他们都手握重要的ToF传感器芯片。

来源：摄像头观察

根据摄像头观察整理息，以华为Mate 30 Pro为例，其ToF相机模组就选用了索尼的ToF传感器芯片，并选择舜宇光学和欧菲光作为摄像头模组的一供、二供。立景创新、丘钛科技也参与了Mate 30 Pro的摄像机模组供应，VCSEL由纵慧、 Lumentum和Ams 供应，Diffuser 由 Viavi、舜宇光学供应。

再如去年12月vivo推出的NEX双屏版，其所搭载的ToF 3D摄像头模组厂为利，其中的ToF传感器芯片供应商为松下，驱动芯片及算法均由ADI提供，VCSEL由ams供应。

现阶段国外芯片厂商是通过与模组厂商搭配的模式与手机厂商签订订单，而日前有消息称索尼、三星、英飞凌等厂商开始加大ToF的投资，推动相关模组厂商增加产能。

目前国内超过一半的手机ToF相机方案都是采用的索尼感光芯片，这是因为索尼2015年收购了ToF影像技术的Softkic公司，之后凭借在手机传感器的市场地位，逐步被手机厂商客户所认可。此外ADI是国内被选择最多的芯片商之一，其ToF的感光芯片技术比较成熟，比如ADI早就研发出VGA（分辨率达到640x480dpi）感光芯片。

除了ToF的传感器芯片，Vcsel供应商台湾稳懋除了发展已久的射频（RF）领域之外，这几年也开始把应用布局在3D光探测上，其Vcsel应用在手机的脸部3D探测，同时也已打入苹果iPhone供应链。稳懋因良率佳，以4吋晶圆产能为主，而且其也具备充足的6吋晶圆产能，在成本上有优势，能够顺利打入供应链成为主要供应商。

稳懋总经理陈国桦指出：“以消费电子来说，除了前镜头搭载结构光技术的Vcsel外，目前商机还包括搭载于后镜头的ToF 镜头，而ToF 镜头的出现，背后代表着将来AR / VR应用所带来的机会。”

接着他补充：“目前安卓手机搭载ToF Vcsel 几乎仍以旗舰机为主，量还不够大，但预期2020 年将向下渗透至数量更多的机型，将带动2020 年手机的Vcsel成长。”

据了解，台湾稳懋已经属于满产阶段，为了后续的市场需求，其已经启动扩厂增加更多的产能，预计至2020 年上半年，稳懋将扩增5,000片/月产能。有供应链的人士指出，除了台湾稳懋，目前市场上主要的Vcsel的供应商产能都十分紧张，包括纵慧、 Lumentum等。稳懋和Lumentum的大部分产能会优先供给苹果，因此市场的需求缺口仍然很大，新增的ToF Vcsel需求会无法消化。

当然ToF传感器芯片、Vscel的产能忧虑其实从2019年中已经开始，国内包括舜宇光学、欧菲光等模组厂商已经开始行动。舜宇光学具有镜头这一垂直领域优势，同时还拥有众多元器件的子公司，试图通过产业链垂直整合来解决产能的忧虑；欧菲光通过战略投资国内Vcsel芯片研发的常州纵慧芯光半导体公司，获得模组、镜头和Vcsel芯片，打通产业链。同时纵慧也已经进入了华为手机ToF方案供应链。

欧菲光切入iPhone摄像头供应链后，经过这两年的沉淀，成功拿到了新一代iPhone的后置摄像头订单。不过本次新iPhone中采用的3D ToF模组还是由夏普（鸿海）和LG提供，而配合ToF用到的Vcsel则是由苹果公司自主设计交给稳懋代工。

另有消息称，苹果计划于2020年发布一款搭载3D感应后置摄像头的全新iPad Pro。如果ToF在苹果的多个产品线中采用，国内供应商的机会还是很大的。

摄像头红利持续，ToF应用何时落地？

有人认为：ToF只是个噱头没有太大的实际效用。不过也有人反驳：未来ToF能够突破性的将现实世界物体、人像、空间虚拟化，必将是5G移动互联网最重要的应用场景之一。

ToF技术在手机上现在已经可以实现很多的功能应用，例如使手机拍照的景深效果得到优化，三维建模对物体进行建模并让其动起来，再比如三维视觉技术应用在面部解锁等生物验证应用上。

当然诸如MR（混合现实）游戏、体型测量、AR尺子、Emoji表情、三维抠图等功能都是各大手机厂商给我们宣传的功能，虽然起来娱乐性十足也足够丰富，但还是不够“硬”，距离刚性应用还有很大的距离。

拓墣产业研究院研究经理蔡卓卲表示：“手机品牌厂导入ToF镜头，现阶段是取代景深镜头，并提供更好的拍照效果，做为多镜头的规格竞赛，不过长期而言，是着眼于未来5G时代的AR应用展开的铺路。”

接着蔡卓卲补充：“今年虽然很多手机开始导入ToF 镜头，但是厂商没有特意宣传ToF 所能带来的AR应用。等到2020年iPhone 镜头开始搭载ToF 之后，结合苹果这几年来在AR 的发展，预估安卓阵营以及相关开发商才会有较为明确的方向。当这些开发商开发出应用功能之后，终端厂商才会将他们的ToF镜头与应用功能有机结合，预估到2020年或2021后才会比较明显。”

一位资深业内人士在与笔者沟通的时候也表示：“内容缺乏仍是市场质疑ToF的主流观。”目前ToF主要作为深度摄像头测量景深数据，使得照片更具立体感，但是5G时代的到来将会解决AR实时通的应用困难，终端厂对于ToF的布局仍然是基于长远应用范围来考量的。

OPPO早前曾透露未来会让ToF与5G技术、AR技术相结合，待5G网络提速后，ToF更多应用在AR应用上，全息投影的日常应用距离我们已经不远了。从目前的情况来，全球手机厂商们也陆续发布5G手机产品，而5G将加速ToF的应用。5G时代，应用场景更加广泛，其将拓展出全新的应用场景，ToF应用不足的局面会被慢慢改变。

值得一提的是，除了iPhone外，苹果公司还将把3D ToF技术延伸使用到其他产品线上。因是与普通摄像头技术相比，ToF可以让屏幕从单纯2D画面转变到更具空间感的3D画面。通过ToF模块与后置镜头的搭配，ToF可以更针对性地满足具体应用场景的安全和体验需求。

除了智能手机外，随着5G时代汽车ADAS的渗透以及智能家居、物联网的推进，ToF同样在这些领域有广阔的应用场景。可以明显的察觉到，受物联网的快速发展影响，摄像头供应商们在有的摄像头市场中也已开拓出又一重要业务板块。

业内人士曾表示，有调研机构预测2020年迎来5G换机周期，手机销量有望转暖。在手机端，明年受益于多摄的持续渗透，摄像头的用量还将进一步增加。虽然现阶段ToF在整个摄像头市场的基数比较小，占比也不高，但是随着iPhone的采用，以及华为、OV、三星这几家一线终端品牌的推动，ToF的市场前景会被好。

苹果的入局与5G带来的市场回暖，使得2020年3D ToF拥有极佳的发展机遇，加上摄像头搭载率提升的情况下，红利仍然会是明年摄像头行业的主调。（校对/范蓉）

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