隨著ToF在手機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用的日趨火熱，也帶動(dòng)上游半導(dǎo)體企業(yè)ToF產(chǎn)品的熱銷。近日，意法半導(dǎo)體（ST）對(duì)外公布，其公司的ToF模塊產(chǎn)品出貨量已累計(jì)突破10億大關(guān)。

而實(shí)現(xiàn)10億大關(guān)，并不是單一產(chǎn)品的銷量，是ST ToF產(chǎn)品線的累計(jì)銷量。“不像汽車或其他時(shí)尚的產(chǎn)品，有了新款就會(huì)棄用舊用，我們的上一代可能還有人關(guān)注。我們?cè)谝?guī)劃每一代產(chǎn)品中，考慮了應(yīng)用的特殊面向。ST第一款ToF產(chǎn)品于2016年推出，至今三代產(chǎn)品同時(shí)存在，各自都有比較好的市場(chǎng)，這也使我們能夠累積出比較不錯(cuò)的成績(jī)。”意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)影像事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張程怡指出。據(jù)了解，對(duì)ToF10億大關(guān)貢獻(xiàn)最大的是手機(jī)照相。意法半導(dǎo)體大中華暨南亞區(qū)影像事業(yè)部技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張程怡告訴《集微網(wǎng)》記者：“ST ToF最顯著的應(yīng)用是在手機(jī)照相上，幾年下來(lái)累計(jì)約150款手機(jī)應(yīng)用了我們的ToF方案。大家去年買的、今年買的、明年買的手機(jī)有可能就是應(yīng)用了ST的ToF傳感器。”

ToF技術(shù)原理

ToF(Time of Flight)，屬于一種光電產(chǎn)品，利用光轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)做各類應(yīng)用。ToF有一個(gè)發(fā)射器，碰到物件反射回來(lái)算時(shí)間差，時(shí)間差×光速=距離測(cè)量值。

ToF尺寸小，因?yàn)樗且患?jí)安規(guī)，數(shù)字輸出，非模擬值，能夠數(shù)字輸出。它和傳統(tǒng)紅外對(duì)管做法靠強(qiáng)度仿真模擬值的原理和效果都不同，若用這類傳統(tǒng)紅外對(duì)管， 客戶自己基本得安一個(gè)發(fā)射器和接受器，算出一個(gè)模擬值，最后也省不到錢，還累死人。ST TOF 芯片直接給出5厘米、50厘米絕對(duì)數(shù)值，客戶就很容易應(yīng)用了，

ToF更大的賣點(diǎn)是高溫度、抗溫度變化，各類室內(nèi)光源、目標(biāo)物顏色干擾。

ToF產(chǎn)品線的高精度的實(shí)現(xiàn)，依托于40nm SPAD，SPAD是一個(gè)半導(dǎo)體較特殊的光學(xué)制程，它的畫(huà)素（像素）能接受的光亮是目前可行性技術(shù)上最大的，也就是比CMOS的sensor更強(qiáng)大的光接收能力。此外，ToF不是一般的封裝，而是采用比較特殊的光學(xué)封裝。

同時(shí)，它是一種快速的低功耗，其940nm是人眼不可見(jiàn)的紅外線。這意味著器件在用戶完全沒(méi)有看到的時(shí)候，已經(jīng)開(kāi)始在工作。

新一代ToF角度拓寬且可以切割

當(dāng)前，隨著蘋(píng)果手機(jī)入局ToF以及5G技術(shù)的深入應(yīng)用，ToF呈現(xiàn)一種蓄勢(shì)待發(fā)的狀態(tài)。為抓住這一發(fā)展浪潮，ST在原有三代產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上，將推出一款新的ToF芯片VL53L5。

與以往的三款產(chǎn)品相比，VL53L5實(shí)現(xiàn)了幾方面的突破：一是角度大，擴(kuò)展至61度；二是可切割，達(dá)到16個(gè)區(qū)域。具體如下：

一是角度大。張程怡指出，ToF產(chǎn)品視場(chǎng)角一般控制在25-27度左右，也結(jié)合發(fā)射功率、接收能力和算法能承受的有效范圍內(nèi)，統(tǒng)籌出FOV（視場(chǎng)角） 25-27度左右的有效距離。通過(guò)軟硬件上的提升，目前角度整個(gè)能夠達(dá)到60度。60度有兩個(gè)好處：一方面涵蓋范圍更大，特別適合對(duì)應(yīng)稍大型一些的產(chǎn)品， 如大家電，大銀幕等；另一方面，這個(gè)大角度也可以編程，若用不上這么大的角度，客戶可以編程取到所需要的角度，目前最大60度，往下有很多編程的方式可以做客戶的應(yīng)用。

二是實(shí)現(xiàn)多區(qū)域，可切割達(dá)到16個(gè)區(qū)域或更多。VL53L5切割后分成四個(gè)區(qū)塊，即四個(gè)象限，每個(gè)象限可以再有切割，達(dá)到16個(gè)區(qū)域或更多。以16有效區(qū)域?yàn)槔總€(gè)區(qū)域都能獨(dú)立輸出它的測(cè)距，這代表了初步的深度的變化。多深度的關(guān)鍵必須是同時(shí)給數(shù)字，同一時(shí)間數(shù)字全部出來(lái)達(dá)到多區(qū)塊（multi-zone）。“16個(gè)數(shù)字是不同的，通過(guò)這16個(gè)數(shù)字的變化就可以做到手勢(shì)的移動(dòng)了。穩(wěn)定的手勢(shì)識(shí)別在過(guò)去大家比較困擾，手勢(shì)怎么識(shí)別，其實(shí)往3D的路上這件事情就會(huì)水到渠成的實(shí)現(xiàn)了。”張程怡分析道。

據(jù)悉，這款新品將于2020年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

應(yīng)用集中在對(duì)焦和檢測(cè)

ToF的功能主要包括：測(cè)距、存在檢測(cè)、接近檢測(cè)、環(huán)境光檢測(cè)、反射率檢測(cè)、多區(qū)域檢測(cè)和3D檢測(cè)。

依托上述的功能，ToF有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。主要包括：手機(jī)、電腦、家用機(jī)器人、智能家電、智能門鎖、門禁、運(yùn)輸、貨架、自動(dòng)售貨機(jī)、智慧建筑、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療等等。

為此ToF的應(yīng)用主要分為三大類，張怡程指出：

一是應(yīng)用于對(duì)焦。照相是一種對(duì)焦，因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確得到距離；投影儀是一種對(duì)焦，因?yàn)閷?duì)著墻來(lái)投影，通常設(shè)計(jì)比較高端一點(diǎn)的照相系統(tǒng)或投影系統(tǒng)。

二是人的檢測(cè)。現(xiàn)在的智能系統(tǒng)，比如進(jìn)高鐵機(jī)場(chǎng)的閘機(jī)還不夠完善，還需要人員操作，當(dāng)這個(gè)事情持續(xù)推廣下去，人在一米處系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)，不管是刷臉、刷指紋，系統(tǒng)會(huì)非常流暢，不被遮擋、程序性的做這件事情；更先進(jìn)的有人臉識(shí)別機(jī)、廣告機(jī)，當(dāng)人過(guò)來(lái)的時(shí)候進(jìn)行啟動(dòng)。

三是物件的檢驗(yàn)。最典型的是掃地機(jī)器人的避障。張怡程指出：“如何對(duì)障礙物檢驗(yàn)、沿邊等，以及向前走、向右轉(zhuǎn)，使用的不止一個(gè)芯片，是多芯片串聯(lián)的做法。”