2020年3月，蘋果（Apple）公司發(fā)布了新款平板電腦：iPad Pro，搭載了基于3D dToF技術(shù)的激光雷達掃描儀。這對于消費電子產(chǎn)業(yè)界來講無疑是一場強烈的視覺“地震”！而“震中”則是索尼為蘋果定制生產(chǎn)的dToF圖像傳感器，其基于SPAD（單光子雪崩光電二極管）陣列，分辨率達到3萬像素。根據(jù)全球多位分析師預(yù)測，2020年下半年蘋果即將發(fā)布的iPhone 12 Pro Max很大可能后置激光雷達掃描儀，從而促使一些安卓智能手機從3D iToF轉(zhuǎn)向3D dToF。拜蘋果所賜，激光雷達從汽車電子領(lǐng)域躥紅到消費電子領(lǐng)域。

蘋果平板電腦iPad Pro 2020及激光雷達掃描儀（LiDAR）

應(yīng)用于iPad Pro 2020激光雷達掃描儀的索尼dToF圖像傳感器

在單芯片上集成SPAD陣列和測距電路的光電探測解決方案，可實現(xiàn)低激光功率下的遠距離探測能力，并降低整體系統(tǒng)功耗和減小體積。但無論是對SPAD陣列芯片的設(shè)計能力，還是對制造工藝和封裝技術(shù)，要求都非常高，因此，全球具有上述綜合能力的廠商寥寥無幾。受益于中國的創(chuàng)業(yè)環(huán)境和應(yīng)用市場，一批具有創(chuàng)新能力的海歸專家和本土精英投身于創(chuàng)業(yè)浪潮之中，撐起dToF傳感一片天！據(jù)麥姆斯咨詢調(diào)研，目前正在從事dToF傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的中國初創(chuàng)公司主要有芯視界（visionICs）、靈明光子（Adaps Photonics）、芯輝科技（Xilight）、飛芯電子（ABAX Sensing）、宇稱電子（Microparity）、秉正訊騰等。

dToF傳感器國內(nèi)代表廠商產(chǎn)品（來源：麥姆斯咨詢）

在實際的3D成像和傳感應(yīng)用中，外界環(huán)境復(fù)雜多變，會產(chǎn)生大量干擾和噪聲，iToF技術(shù)面臨著“多徑干擾、飛行像素、精度隨測量距離下降”等諸多挑戰(zhàn)，因此并沒有獲得蘋果的青睞。而dToF技術(shù)產(chǎn)生的誤差在正常工作范圍內(nèi)不隨距離變化，受多徑干擾的影響小，并且功耗更低。因此，相比iToF，dToF在遠距離、復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用中具有優(yōu)勢，為智能手機增強現(xiàn)實（AR）及更廣泛的3D傳感應(yīng)用領(lǐng)域提供新的技術(shù)選擇。在這里需要強調(diào)一句：iToF和dToF各有自己的特點和優(yōu)勢，用戶應(yīng)該根據(jù)實際應(yīng)用場景選擇合適的技術(shù)路線。

SPAD自從被提出以來，就以其極快的響應(yīng)速度和極高的靈敏度等特性，成為弱光探測和高速成像研究領(lǐng)域的一個熱點技術(shù)。但是SPAD芯片實現(xiàn)大陣列的技術(shù)難點有很多，既包括器件物理層面的問題，例如提升小像素的光子探測效率（PDE），也涵蓋電路設(shè)計和制造工藝方面的問題，例如TDC（時間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器）、淬火電路設(shè)計、跨阻放大器、3D堆疊工藝。

dToF傳感器英文文獻全球分布（來源：麥姆斯咨詢）

汽車激光雷達將成為ToF市場的發(fā)力點

汽車激光雷達作為一種采用ToF原理的測距系統(tǒng)，其核心元器件包括光源、光束操縱元件和光電探測器。其中，光電探測器結(jié)合飛行時間測量電路（包括TDC、TIA等）可以將探測目標的距離信息由光信號轉(zhuǎn)換為電信號，以便汽車ADAS或自動駕駛系統(tǒng)理解外界環(huán)境狀況并及時操控駕駛行為。隨著激光雷達核心元器件采用半導(dǎo)體技術(shù)，成本不斷降低，而性能不斷優(yōu)化，激光雷達也將從價格昂貴、模擬信號輸出、機械旋轉(zhuǎn)式的初始階段，逐漸過渡到價格親民、數(shù)字信號輸出、關(guān)鍵元件固態(tài)化的階段，勢必成為ToF市場的重要推動力量。

汽車激光雷達產(chǎn)業(yè)鏈代表廠商（來源：麥姆斯咨詢）

例如，Ouster采用獨特的數(shù)字技術(shù)、多光束閃光激光雷達架構(gòu)，提供高分辨率、高可靠性、低成本的數(shù)字激光雷達，其核心芯片均是自主研發(fā)，包括一顆VCSEL陣列和一顆SPAD芯陣列；覽沃科技（Livox）發(fā)布的Horizon（浩界）高性能激光雷達采用具有六個敏感單元的APD線陣，其由日本濱松公司定制生產(chǎn)。

汽車激光雷達發(fā)展路線圖（來源：麥姆斯咨詢）