〈分析〉一文解析:3D感測成長潛力及產業鏈

一文解析3D感測成長潛力及產業鏈 (圖片:AFP)
一文解析3D感測成長潛力及產業鏈 (圖片:AFP)

科技不斷進步之下,終端設備開始大量處理圖像資訊,這也使得手機、汽車、AR 等應用的可拓展性變得越來越高,而從 2D 走向 3D 是未來感測器發展的一大趨勢。現今 3D 感測的主流技術包括:立體系統、結構光與 TOF(time of flight)。

而目前 3D 感測以結構光與 TOF 兩大技術為主。兩種感測技術從原理的差異決定下游應用的不同。若以測量距離、深度精準度、演算法複雜度、掃描與反應速度、各類環境適應性、硬體成本等進行比較分析,說明兩種技術各自適用的應用領域。

深度精準度方面,結構光發射光源具有一定隨機性,安全性最高,因此最為精準;而 TOF 深度精準度與發射光強度和圖像感測器精準度有關,一般而言精準度低於結構光。

測量距離方面,結構光由於遠距離光強度的衰減過快,因此測量距離近,約在 1.2m 之內;TOF 則採用面光源,抗衰減佳,測量距離更遠,一般約在 5m~10m。

至於在演算法複雜度、掃描回應速度、弱光與強光適應性及硬體成本等方面上,TOF 方案均優於結構光。

綜合來看,結構光 3D 方案適用於對安全性要求高而測量距離較近的場景,例如人臉辨識、AOI 檢測等。而 TOF 方案則應用更寬廣距離,例如 3D 建模、遊戲、導航、自動駕駛、手勢捕捉、AR 等各個領域。

3D 感測需求主力:手機及車電

自 2017 年 9 月蘋果 iPhone X 公佈搭載結構光 3D 感測後,Android 陣營也逐步推廣 3D 感測功能。至今,全球已發佈結構光手機機種共 7 款,而 2019 年開始,Android 陣營大量導入 TOF 技術,去年有 13 款新機搭載 TOF 技術,其中有兩款手機前後各搭載一顆 TOF 鏡頭。

同時,3D 感測功能正快速滲透至中低階機型,如榮耀 V20 與華為 nova 5 Pro(價位只有人民幣 2999 元),市場預估 2020 年 TOF 鏡頭滲透率將進一步提升。

而 3D 感測除應用於智慧手機外,還可廣泛應用於工業視覺檢測、汽車、AR/VR、遊戲、醫療、軍事、導航、科研等許多領域,特別是 TOF 方案的高環境適應性、遠距離感測及快速反應等特性,將使 TOF 方案未來有更廣闊的應用市場。

根據 Yole 的預估顯示,全球 3D 圖像和感測器市場規模在 2017 年市場規模為 21 億美元,預計至 2023 年市場規將升至 184 億美元,CAGR 達 44%,其中,消費與汽車產業是 3D 感測市場成長最大動力來源,而消費產業又以手機市場最為主要。

資料來源: Yole, 2017 年~2023 年 3D 感測主要細分領域市場規模 (億美元)
資料來源: Yole, 2017 年~2023 年 3D 感測主要細分領域市場規模 (億美元)

3D 感測未來的主要成長動能在手機與汽車領域,手機產業以結構光和 TOF 方案為主,汽車產業則以 TOF 鏡頭為主,並以測距、自動駕駛及車主辨識等功能進行開發。

研究機構根據手機和汽車鏡頭出貨量及滲透率,對 2019 年~2021 年的 3D 感測模組市場進行評估,預計 2020 年 3D 感測模組出貨量約 3.55 億顆,市場規模約 55.5 億美元

3D 感測模組中各零組件成本比重則分別為,發射端比重 53.6%、接收端比重 19.1%、圖像處理器晶片比重 27.3%。

而發射端中,以單顆計算,VCSEL 價格約 2 美元~2.5 美元,比重 12.6%;WLO 鏡頭模組價格約 3.5 美元,比重 19.1%;DOE 價格約 2 美元~3 美元,比重 10.9%;模組組裝則價格約 2 美元,比重 10.9%。

一般而言,3D 感測單顆模組成本平均約 10 美元~20 美元,其中,結構光模組因精準度要求更高,單顆成本約在 20 美金;至於 TOF 成本則相對較低,約在 10 美元~15 美元間。

產業鏈

3D 感測的高成長吸引不少光學大廠競相投入新技術的研發,特別在於手機鏡頭功能越來越多,除拍照、攝鏡外,身份辨識的應用也開始普及,再加上手機每年出貨量保持在 14 億支以上,成為 3D 感測需求的大宗。

此外,汽車電子的快速發展,也為 3D 感測鏡頭帶來新的需求。而為求汽車能達到自動駕駛境界,鏡頭配置數量將遠超過傳統汽車,且不像手機鏡頭搭載 3D 感測數量有其限制,最多前後鏡頭各一顆感測功能。汽車則是車身周邊每顆鏡頭均可具備 3D 感測功能,以將肇事機率降至趨近於零。

以下統整出 3D 感測產業鏈主要企業:

資料來源: 鉅亨網彙整製表
資料來源: 鉅亨網彙整製表

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