在手機(jī)光學(xué)市場(chǎng)取得成功之后，意法半導(dǎo)體（ST）決定在光學(xué)市場(chǎng)上持續(xù)發(fā)力。

意法半導(dǎo)體公布的2017年報(bào)顯示，影像產(chǎn)品事業(yè)部是意法半導(dǎo)體所有業(yè)務(wù)中增速最快的，實(shí)現(xiàn)了三位數(shù)成長(zhǎng)，而ToF傳感器更是成長(zhǎng)超過(guò)300%。

從2017年第四季度開(kāi)始，公司將以前錄在其它項(xiàng)的影像產(chǎn)品部轉(zhuǎn)入模擬器件和MEMS產(chǎn)品部（AMG），成立新的部門(mén)模擬器件、MEMS和傳感器產(chǎn)品部（AMS），AMG部門(mén)總裁Benedetto Vigna繼續(xù)擔(dān)任AMS部門(mén)總裁，這也體現(xiàn)了公司對(duì)于影像產(chǎn)品部門(mén)的重視，相信在MEMS功臣Benedetto的帶領(lǐng)下，影像部門(mén)同樣能取得偉大勝利。

2017年意法半導(dǎo)體投資者峰會(huì)上，時(shí)任公司COO，現(xiàn)已成為公司CEO的Jean-Marc Chery提出了圖像市場(chǎng)的戰(zhàn)略，既提供差異化的智能光學(xué)傳感器解決方案。

ST在MCU和MEMS領(lǐng)域近幾年取得了顯著成效，最主要原因是將產(chǎn)品帶入到了更廣闊的領(lǐng)域中，比如MEMS在手機(jī)、玩具、游戲機(jī)、可穿戴以及更多領(lǐng)域，而MCU也是如此，涵蓋工控、消費(fèi)等多領(lǐng)域。

如今，ST希望將這一廣闊市場(chǎng)戰(zhàn)略應(yīng)用在影像產(chǎn)品中，從而取得更大的成功。

圖為ST的圖像處理開(kāi)發(fā)進(jìn)程，2015年開(kāi)始發(fā)展ToF，2016年擴(kuò)展在特殊圖像傳感器（重點(diǎn)是車用CMOS傳感器市場(chǎng)）短短幾年間，ToF市場(chǎng)就得到了主流應(yīng)用。除了在手機(jī)中，由于其優(yōu)異性能，也逐漸被其他行業(yè)所接受。

實(shí)現(xiàn)更廣闊領(lǐng)域拓展

在投資者峰會(huì)上，Chery表示ST是市場(chǎng)上第一大ToF傳感器供應(yīng)商，擁有15家以上OEM合作伙伴，超過(guò)15個(gè)廠家70款手機(jī)采用了ST 的 FlightSense技術(shù)ToF傳感器，累計(jì)出貨量超過(guò)2.5億顆，僅開(kāi)發(fā)板就推出了17000塊。不過(guò)就在幾天前，意法半導(dǎo)體影像產(chǎn)品部技術(shù)市場(chǎng)負(fù)責(zé)人張程怡透露目前ST ToF出貨量超過(guò)了3.5億，僅用半年時(shí)間出貨量就超過(guò)1億顆。

同時(shí)Chery也透露了ST的第三代ToF VL53L1，該產(chǎn)品擁有多目標(biāo)監(jiān)測(cè)，可編程多區(qū)域電容以及抗玻璃蓋板干擾等特性。

采用ST ToF傳感器的部分手機(jī)機(jī)型

如圖所示，利用ToF可以實(shí)現(xiàn)低照度和對(duì)比度下的自動(dòng)對(duì)焦，還可以通過(guò)多區(qū)掃描實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的主體與背景判斷，深度判斷，甚至改變閃光燈發(fā)射頻率從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的曝光。

張程怡具體闡述了ToF VL53L1產(chǎn)品的特性，他表示，激光測(cè)距傳感器并不是什么新技術(shù)，但是將尺寸、功率、功耗等小型化是很具有挑戰(zhàn)性的。

如圖所示，測(cè)距原理就是簡(jiǎn)單通過(guò)時(shí)間差*光速即可得到，但由于距離短，光在1cm的距離所需要時(shí)間僅為67皮秒，1，000，000，000，000 皮秒=1秒，所以說(shuō)準(zhǔn)確測(cè)量難度可想而知。

ST的FlightSense技術(shù)利用了單光子雪崩二級(jí)管，超高速時(shí)間分辨率讓Direct ToF技術(shù)能夠采用ST CMOS SPAD制造工藝，可以實(shí)現(xiàn)更小的尺寸和更高的集成度。在整個(gè)ToF領(lǐng)域，ST擁有著諸多知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前在光學(xué)產(chǎn)品部門(mén)中，有80%的員工是研發(fā)人員。

張程怡說(shuō)道，ST的ToF傳感器有三大優(yōu)勢(shì)，第一是高集成度，ST的ToF結(jié)合接收與發(fā)送端，同時(shí)還包括相應(yīng)的軟件及算法，用戶可直接拿到模塊化的產(chǎn)品。

第二是不分材質(zhì)和顏色，無(wú)論被測(cè)物體的反射率如何，都可以進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量?！癟oF主要采用時(shí)間差的方式而不是采用能量判定方式，因此可以識(shí)別不同反射介質(zhì)?！睆埑题榻B道。

第三是可以避免環(huán)境光帶來(lái)的影響，無(wú)論是戶外的陽(yáng)光還是室內(nèi)的電燈，都可以避免干擾。

張程怡介紹道，從第二代ToF開(kāi)始就采用了940nm波長(zhǎng)紅外發(fā)射技術(shù)，可以克服其他電子設(shè)備帶來(lái)的干擾。

“很多家都做ToF傳感器，但真正像我們產(chǎn)品一樣擁有尺寸功耗等多方面優(yōu)勢(shì)的還是不多?！睆埑题f(shuō)道。

目前ToF最重要的應(yīng)用是在手機(jī)端，包括激光自動(dòng)對(duì)焦攝影以及測(cè)距和接近傳感方面。實(shí)際上在人臉識(shí)別領(lǐng)域，比如iPhoneX中，ST的ToF產(chǎn)品也為FaceID起到了關(guān)鍵性作用。

張程怡表示，利用ToF有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別的初步判斷，比如先對(duì)物體大致判斷是否是真正的人臉或者照片之類的，然后再進(jìn)行面部識(shí)別。由于目前除蘋(píng)果外的智能手機(jī)都采取攝像頭人臉識(shí)別，因此這樣可以提前排除部分人臉識(shí)別操作，有效避免頻繁開(kāi)啟攝像頭造成的功耗損失。張程怡透露，ST針對(duì)人臉識(shí)別進(jìn)行的先過(guò)濾再識(shí)別的整體解決方案正在開(kāi)發(fā)中，預(yù)計(jì)一到兩年后會(huì)實(shí)現(xiàn)。

而為了擴(kuò)展ToF的應(yīng)用，ST要將ToF應(yīng)用到更多領(lǐng)域，實(shí)際上在第一代時(shí)，ST就已打算將ToF用在更廣闊市場(chǎng)。

目前三代ToF產(chǎn)品線和目標(biāo)應(yīng)用，由于精度進(jìn)一步提升，第三代ToF可用于包括無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、門(mén)禁系統(tǒng)、投影儀自動(dòng)對(duì)焦等都可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，提升用戶使用體驗(yàn)，進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗、成本及尺寸。

ToF可應(yīng)用領(lǐng)域

張程怡表示，相比傳統(tǒng)的接近傳感器，ToF技術(shù)由于準(zhǔn)確度更高，可以實(shí)現(xiàn)更好的用戶體驗(yàn)。

如圖所示，接近傳感器準(zhǔn)確度不高，容易出現(xiàn)產(chǎn)品失靈，影響用戶體驗(yàn)

目前，ST已在非手機(jī)應(yīng)用中進(jìn)行了廣泛布局，張程怡也帶來(lái)了幾款采用ST ToF技術(shù)的產(chǎn)品。

智能化妝鏡，ToF可以實(shí)現(xiàn)人體檢測(cè)，當(dāng)人靠近準(zhǔn)備化妝時(shí)，燈會(huì)變得更亮

智能掃地機(jī)器人，ToF可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，從而確保機(jī)器人沿邊直線清掃

科勒智能水龍頭，相比接近傳感器，采用ToF可以更加靈敏

重返車用圖像傳感器市場(chǎng)

除了ToF之外，張程怡還介紹了ST即將推出的高動(dòng)態(tài)防閃爍圖像傳感器和ISP--VG6768+STV0971。

汽車是ST最為重要的部門(mén)之一，ST一直在包括動(dòng)力、娛樂(lè)、ADAS等車用系統(tǒng)發(fā)力，而現(xiàn)在，ST又將觸角再次延伸到ADAS系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，車用圖像傳感器領(lǐng)域。

目前車用CMOS傳感器市場(chǎng)已被幾大廠商占領(lǐng)，包括安森美、Omnivision、索尼、東芝、邁來(lái)芯、鏡泰等廠商占據(jù)，留給其他公司的市場(chǎng)已經(jīng)不多了，ST作為后來(lái)者，必須要有自己的獨(dú)到之處，才有可能占據(jù)一席之地。

張程怡表示，ST的CMOS傳感器獨(dú)到之處有兩點(diǎn)，分別是高動(dòng)態(tài)范圍和防LED閃爍。

ST車用CMOS傳感器特性

張程怡介紹道，車載攝像頭的使用環(huán)境決定了其性能不取決于像素，而是取決需要更高的攝錄速度及更高的動(dòng)態(tài)范圍?！皯敉猸h(huán)境很復(fù)雜，有特別亮的地方也有特別暗的地方，比如過(guò)橋洞，就會(huì)從突然特別暗的地方進(jìn)入到特別亮的地方，這時(shí)候如果動(dòng)態(tài)范圍不好，會(huì)造成影像記錄效果不佳，從而影響ADAS系統(tǒng)性能?！?/p>

ST最新的圖像傳感器VG6768的HDR為145dB，遠(yuǎn)高于目前業(yè)界普遍的120dB。

而對(duì)于LED閃爍來(lái)說(shuō)，相信大家都有過(guò)經(jīng)驗(yàn)，就是用手機(jī)拍顯示器，會(huì)出現(xiàn)波紋。這是因?yàn)長(zhǎng)ED頻寬非常寬，永遠(yuǎn)處于閃爍狀態(tài)，可是對(duì)行車記錄儀來(lái)說(shuō)，閃爍會(huì)影響用戶體驗(yàn)，而對(duì)于未來(lái)的電子后視鏡來(lái)說(shuō)，為了安全考慮更不允許有閃爍發(fā)生。

電子后視鏡要求非常嚴(yán)苛，需要消除LED閃爍并具有高動(dòng)態(tài)范圍，ST的產(chǎn)品在這一市場(chǎng)極具競(jìng)爭(zhēng)力，目前已有歐洲車廠采用了ST上一代圖像傳感器產(chǎn)品。

張程怡詳細(xì)解釋了ST的獨(dú)特工藝，確保圖像傳感器無(wú)閃爍。

如圖所示，針對(duì)一般影像傳感器來(lái)說(shuō)，為了保持更寬的動(dòng)態(tài)范圍，通常采用不同的長(zhǎng)短曝光周期，實(shí)現(xiàn)明暗圖像信號(hào)的全采集，這樣就會(huì)錯(cuò)開(kāi)LED的部分開(kāi)關(guān)周期，從而變得閃爍。

而ST通過(guò)雙二極體方式，一個(gè)負(fù)責(zé)長(zhǎng)曝光，一個(gè)負(fù)責(zé)中短曝光，這樣就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)全采集?！袄碚撋喜⒉浑y，但是工藝很難，如何在感應(yīng)器的表面感應(yīng)層放置兩個(gè)不同的二極體，而且還要結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)快速相應(yīng)很難，需要工藝的長(zhǎng)期積累?！睆埑题榻B道。

正因?yàn)橛兄玫募夹g(shù)指標(biāo)，因此ST將這一技術(shù)的目標(biāo)市場(chǎng)首先定位在高端ADAS系統(tǒng)及電子后視鏡應(yīng)用中。

技術(shù)之外

ST在MEMS和MCU領(lǐng)域的成功，技術(shù)占一定因素，更重要的是圍繞整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的搭建，而ToF從一開(kāi)始就注意到了這些。

ST在全球重點(diǎn)市場(chǎng)都有技術(shù)支持和本土市場(chǎng)營(yíng)銷布局，同時(shí)全球化的生產(chǎn)模式也保證了供貨周期，目前ST的影像產(chǎn)品采用12寸及8寸晶圓生產(chǎn)，可保持更高的產(chǎn)量及更好的性價(jià)比。

對(duì)于開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)說(shuō)，以VL53L0為例，ST提供了多種開(kāi)發(fā)板和套件，可以讓客戶盡早進(jìn)行評(píng)估與開(kāi)發(fā)工作。

接近傳感器及低功耗開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)用ToF產(chǎn)品路線圖

自動(dòng)對(duì)焦輔助裝置ToF產(chǎn)品路線圖

通過(guò)更完善的產(chǎn)品分類及長(zhǎng)期不斷投入，確?？蛻粲懈L(zhǎng)的使用周期和更靈活的選擇，這也是ST在MCU和MEMS領(lǐng)域制勝法寶之一，如今ST將這一戰(zhàn)略復(fù)制到影像產(chǎn)品中，并且額外加大了在研發(fā)方向的投入。相信ST在影像領(lǐng)域，不會(huì)讓客戶們失望。