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一文看懂ToF市场现状

一文看懂ToF市场现状

3D ToF市场的发展正呈现出飙高的趋势,不仅市场规模在未来5年内还将迅速扩张,而且供应链参与者近两年正持续着十分活跃的市场动作,还有企业正准备入市。与此同时,在技术方向上,ToF正面临一次重大决策。这些都是3D ToF市场迈向成熟之前的征兆。

怎么理解“ToF”一词?

ToF(Time of Flight)本身是个相当有趣的词,它描述的是一种技术或者方法。通常ToF可被认为是某一种3D感知/成像技术。这种技术的出现,远早于ToF一词本身在市场上被众人所知的时间。前几年,手机前置光学模组中的距离感应器开始应用ToF技术,手机后置摄像头加入应用了ToF技术的激光对焦模组,ToF这个词在市场上的热度还没有太大。pE6esmc

《国际电子商情》姊妹平台《电子工程专辑》在今年5月份发布的《消费电子ToF技术与市场分析报告》中曾提到过,虽然当前很多人在提到ToF时,首先想到的是ToF摄像头,将其限定在一定发射能量级别,以及一定模组尺寸范围内;但ToF技术的应用范围,至少还覆盖了超声波、无线电波等十分广泛的测距产品中。pE6esmc

从这个意义上来说,ToF作为存在于不同领域的测距或3D感知技术,普通的车载雷达、激光雷达,乃至一些声纳、UWB超宽频定位追踪装置都可以认为是ToF设备。但以当前约定俗成的说法,我们在谈到雷达这样发射能量级远大于手机ToF摄像头的设备时,经常不将其划归为“ToF设备”。意法半导体大中华区及南亚区影像事业部技术市场经理张程怡在接受《国际电子商情》采访时就曾表示:“激光雷达一般不与我们的ToF设备归到同一类。发射、接收这样一类技术应用的产品太广泛了。但其能量级别、有效角度、频率等都不一样。”pE6esmc

大部分市场参与者如英飞凌,也普遍在产品列表中将雷达传感器与ToF图像传感器严格区分开。这种约定俗成也就让ToF这个词,拥有了相对狭义及广义的不同市场范畴。在ToF作为一种产品出现时,它便特指应用了ToF光学测距技术,且发射能量级别相对偏弱的设备。恰好,当前手机中应用很广的ToF摄像头就符合这一属性。pE6esmc

智能手机是ToF最大市场

循着这个狭义的定义,才好观察当前ToF市场的发展情况。不过在讨论这个问题之前,首先还是有必要搞清楚如今我们在说到ToF产品时,究竟在说什么。要知道意法半导体在手机领域,就有广阔的ToF传感器市场。张程怡表示,过去5、6年间,意法半导体的ToF出货量超过了10亿,包括手机、平板、投影仪、机器人、闸机等。pE6esmc

早在2014年,手机前置距离传感器面临一波革命,手机的前置测距方案普遍开始改用更复杂的ToF结构:即包含了发射端和接收端,发射端主动发出光子,在碰到场景中的障碍物时返回,并由接收端接收。此间不管发出的是脉冲还是调制连续波,计算的无论是光的“飞行时间”还是相位差,这都是典型的ToF技术。pE6esmc

只不过这一时期的ToF技术还仅应用于单点的光学测距:意法半导体的这10亿出货量,不仅有手机的前置距离传感器,还有后置摄像头的激光辅助对焦;另外也包括了智能家居中的应用,典型如扫地机器人的避障;以及体验加强类的应用,像是闸机的靠近检测等。pE6esmc

甚至在新冠疫情期间,“我们观察到,孩子在家中使用平板时间变久了,我们就考虑做一个阅读距离的检测,这对长时间面对屏幕使用电子设备就显得很重要。”张程怡表示。ToF在单点光学测距市场现在的需求也依旧强势。pE6esmc

但这种单点的光学测距和3D感知,仍然略有不同。3D感知可看作是光学测距从单点向多点的发展。而ToF技术在3D感知领域的应用,才是近两年ToF一词真正火热的原因。以意法半导体10亿ToF模组出货量为代表的市场实则已经在数年的发展中相对成熟,但它和我们探讨的3D ToF并不具有太大的相关性。pE6esmc

带动3D感知这个大类技术名声大噪的,是苹果的Face ID面部识别技术。不过Face ID应用的是结构光。华为、LG、vivo等厂商为了追上3D面部识别的步伐,为自家智能手机选择的3D感知技术皆为ToF。此后应用于3D感知的ToF产业链便开始了一路高歌猛进。pE6esmc

从Yole Developpement的数据来看,2017年3D感知市场的应用主力仍然是工业和商用,占到当时整个市场的38.1%;但预计到2023年,不仅3D感知市场规模会以44%的年复合增长率大幅攀升,而且消费市场将一跃成为3D感知的绝对主力。pE6esmc

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图1,来源:Yole DeveloppementpE6esmc

在今年针对3D感知的报告中,Yole Developpement对这一市场数据做了一些修正(图1):2019年,3D感知市场规模预计为50亿美元,2025年大约达到150亿美元:手机和汽车成为其中最重要的应用场景,分别占到整个3D感知市场的54%与25%(这里的汽车3D感知,主要指智能驾驶舱内部的感知系统,而非外部ADAS);而工业应用在整个市场上的占比预计收缩至11%。pE6esmc

此处数据呈现需要在意几个问题:第一,这里的3D感知并非仅限ToF,3D感知与成像的主流技术还包括立体视觉、结构光、聚焦合成等。第二,这里的ToF特指3D感知的ToF,而不包含前述应用在单点光学测距中的ToF模组。pE6esmc

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图2,来源:IHS MarkitpE6esmc

当前已有对于ToF市场的单独统计并不多,但我们依然可以从其他维度来观察这一市场。IHS Markit预测2019年,3D光学传感器市场,ToF传感器市场规模超过5亿美元;而近两年ToF图像传感器在其中的占比正越来越高(图2)。考虑到立体视觉、结构光方案在3D感应技术中仍是主流,ToF传感器可在其中分得半壁江山,已经体现出ToF技术的相当分量。

原创
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黄烨锋
欧阳洋葱,编辑、上海记者,专注成像、移动与半导体,热爱理论技术研究。
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