在ToF(飛行傳感器)傳感器領(lǐng)域，首先最容易讓人想到的企業(yè)是艾邁斯 (AMS)和英飛凌(Infineon)。但是現(xiàn)在，意法半導(dǎo)體殺出重圍，后來居上，好不生猛。近日，意法半導(dǎo)體官網(wǎng)宣布，自家ToF傳感器出貨量達到10億顆，已經(jīng)被150多款智能手機采用。

什么是ToF傳感器?ToF又名飛行傳感器，是一種接近傳感器，主要利用自身發(fā)出的對脈沖發(fā)射光在某種介質(zhì)中行進一段時間到達物體并反射回ToF傳感器所用的時間來測量傳感器與物體之間的距離，進而再通過ToF圖像傳感器來確定測量的點形成的深度圖像(景深)或者3D圖像，前面所說的測量飛行時間來確定距離的方法其實有三種，分別為脈沖光法、幅度調(diào)制波的相移測量法以及帶電電容器的差分電壓測量法。

其實，ToF傳感器顯得有些大器晚成，最早現(xiàn)身在普羅大眾的視野里，還是在2014年黑莓發(fā)布的Blackberry Passport智能手機中，它使用了ST三合一智能光學(xué)模塊VL6180X，整合了接近傳感器、環(huán)境光傳感器以及VCSEL光源，隨后LG也開始使用這款光學(xué)模塊。

圖像傳感業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型

就像之前提到的，ToF傳感器的玩家眾多，意法半導(dǎo)體作為ToF傳感器的資深玩家，在ToF上的發(fā)展速度也是十分驚人。根據(jù)HIS Markit的統(tǒng)計，從使用率、出貨量以及評估套件銷量來看，意法半導(dǎo)體目前已經(jīng)成為ToF傳感器全球頭號供應(yīng)商。在2018年之前，ST的ToF出貨量僅為3.5億。

去年某次“全球CEO峰會”上，ST的CEO Jean-Marc Chery說出了2012-2016年公司傳感器業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的故事。由于大環(huán)境以及索尼CMOS傳感器的高市場占有率，導(dǎo)致ST成像業(yè)務(wù)處于一個比較尷尬的位置，2012年期間，Chery果斷向公司建議將普通成像業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向高級成像開發(fā)，將機頂盒、數(shù)字電視和微控制器部門的人員調(diào)入成像部門，重點關(guān)注ToF、全局快門和圖像信號處理器等技術(shù)。

根據(jù)Chery表示，其實與蘋果合作開發(fā)結(jié)構(gòu)光技術(shù)是轉(zhuǎn)型時期關(guān)鍵的事件。與蘋果合作的結(jié)構(gòu)光技術(shù)讓ST成功積累了3D感應(yīng)經(jīng)驗，并且在ToF、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)和模擬驅(qū)動器的紅外泛光感應(yīng)元件模塊的研發(fā)上也獲得了不小的成績。同時，在策略上，ST采用了完全定制的解決方案，利用專門的研發(fā)團隊與客戶合作。

不過，所有資源押注在一小批客戶上存在著很多風(fēng)險，所以為了分散投資，ST同時進行了基于單光子雪崩二極管(SPAD)和光電二極管ToF傳感器的成像產(chǎn)品開發(fā)，也就是ST的FlightSense系列產(chǎn)品。5年研發(fā)的歷程，讓FlightSense系列從高性能一維測距器件，拓展到多區(qū)域解決方案，再到我們現(xiàn)在看到的具有高分辨率3D深度感知能力的產(chǎn)品。

技術(shù)和應(yīng)用走向

市場走向反映了技術(shù)的發(fā)展。在意法半導(dǎo)體10億ToF傳感器出貨量的背后，我們看到了ToF未來的發(fā)展前景。與現(xiàn)在也很熱門的結(jié)構(gòu)光成像對比來看，由于ToF發(fā)射的是面光源，所以不會像結(jié)構(gòu)光發(fā)射的散斑那樣，在一定距離內(nèi)出現(xiàn)光強衰減，同時ToF的感光元件的單位像素大于10μm，光采集量有保障，所以在保證發(fā)射端功率的基礎(chǔ)上，ToF的使用距離會更遠一些，一般參考值為0.4-5m。

當(dāng)然，ToF最大的缺點就是功耗，在索尼2017年推出IMX456QL CMOS圖像傳感器之前，ToF集成的圖像傳感器是CCD。另外，由于是光電傳感器，ToF在強光下的表現(xiàn)會稍弱一些，高光強產(chǎn)生的噪音會影響精度。

目前，ToF傳感器還是以手機相機的自動對焦輔助為應(yīng)用為主。但是在未來，以接近檢測傳感器、人體存在檢測，激光自動對焦為代表的三大類應(yīng)用對ToF技術(shù)的需求尤為可期，例如智能垃圾桶、機器人、智能燈具、智能貨架等應(yīng)用領(lǐng)域。