作者||技述无忌 原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/kkj95KkMfF6sTy1nPmaBYA ?如果你得文章内容不错，别忘了三连的支持哦~
文章目录
- 1，面阵ToF芯片数据汇总和简要分析
- 2，面阵ToF技术发展可能有几种趋势
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- 2.1 芯片像元尺寸小型化
- 2.2 IToF芯片支持多频化
- 2.3 BSI与3D堆叠过程成为未来ToF芯片首选
- 2.4 高分辨率趋势
- 2.5 抑制环境干扰
- 3.ToF的市场趋势
1，面阵ToF芯片数据汇总和简要分析
下图是根据近三年各公司官网公布的数据整理的ToF芯片相关信息和数据IToF则主要整理VGA分辨率芯片，DToF芯片信息主要整理2万点左右； 
ToF芯片信息汇总
从上表可以看出面阵ToF几个特点:
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当前面阵ToF仍然以IToF为主流，但DToF芯片也逐渐增多；主要原因是IToF现有的CMOS设计生产工艺；其产业链相对成熟。
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IToF芯片的分辨率一般为VGA主，最高是ADI的ADSD3100达到1MP(可能与微软有关Azure kinect的sensor同款)，据说Sony也有类似1MP的IToF芯片；
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DToF芯片一般像素不高，落地商用的最高分辨率是Sony与苹果合作开发的2000x160的DToF芯片；本月发布的灵明光子DToF芯片达到240x160；单从分辨率来看已经略微超过了Sony；
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国内布局ToF芯片基本上是近年来的初创公司；
2，面阵ToF技术发展可能有几种趋势
2.1 芯片像元尺寸小型化
为了保证足够的光电探测效率（QE值），目前ToF芯片的pixel size 基本都是7um或者10um；但如果我们仔细研究，我们会发现，Sony最新发布的VGA IToF芯片IMX同样的分辨率是上一代尺寸的两倍，从10um下调到了5um；对于ADI的1MP的ToF sensor像素尺寸只有3.5um；像素尺寸变小为大分辨率ToF芯片的出现提供了基础。为了更好地满足产品系统应用的尺寸需求ToF规模化奠定了良好的基础。
2.2 IToF芯片支持多频化
现在IToF芯片主要支持两种调制，一种是PM调制，二是CW调制。但大多数芯片ToF芯片只支持双频调制；双频调制的优点是精度、测量距离和系统复杂性之间的平衡解决方案；多径干扰是IToF解决这个问题通常有几个想法：一是采用局部照明，二是采用多频处理；三是采用机器学习方案；不适合第一个想法；第三个方案一般依赖后端算法，不适合原因IToF芯片解决方案；因此，采用多频调制解决多径干扰IToF芯片一种可行的方案；在多频方案中，解算K重多径，需要2k 一个不同频率的检测值。因此，3频可以解决Two-Path多径问题也是目前的一部分ToF sensor支持调制频率数；
2.3 BSI与3D堆叠过程成为未来ToF芯片首选
前照式（FSI）CMOS图像传感器和背照式（BSI）CMOS图像传感器横截面对比图。背照结构可以避免金属布线和晶体管的影响，从而增加感光像素的进光量，抑制光入射角度变化导致感光度下降的问题。即使面对夜景等昏暗场所，也能拍摄流畅、高画质的影像。背照结构的突破使背照结构的突破CMOS图像传感器受到许多专业领域的青睐，加速了它的对待CCD取代图形传感器。此外，背照结构进一步促进了堆叠CMOS图像传感器的发展。
第一种堆叠式CMOS图像传感器采用硅通孔（TSV）感光像素芯片感光像素芯片与逻辑电路芯片的连接，但后来采用了Cu-Cu连接代替了TSV，并实现多点连接，利用Cu-Cu连接替代TSV，Cu-Cu连接是感光像素芯片和逻辑电路芯片在每个堆叠表面构建的Cu焊盘直接连接。这种连接方式不需要穿透感光像素芯片或特殊连接区域，因此可以实现CMOS进一步小型化图像传感器，提高生产效率。
2021年2月，索尼发布了行业首款SPAD像素堆叠dToF车载激光雷达LiDAR）。将SPAD像素和测距处理电路堆叠在芯片上，可以高精度、高速15 cm最大间隔测量为300 m的距离。
2.4 高分辨率趋势
在ADI的IToF sensor其分辨率为1024x1024；其他分辨率低，面阵DToF分辨率较低。
- 在Sony、发布了灵明光子DToF都在努力不断提高面阵DToF分辨率，目前有效点小于3万点，接近2万点。这个分辨率是3D视觉应用还不够，所以对于DToF高分辨率的趋势是显而易见的。
- 对于IToF目前VGA主流分辨率是否可用，我个人认为基本上可以满足当前后端计算能力的发展。然而，根据摩尔定律，计算能力的发展非常快。随着后端和边缘计算能力的增加，整个应用系统为3D对高分辨率的需求会越来越强烈。
- 2D向高清晰度发展，细节的展示越来越逼真；在AR/VR三维模型的应用和重建也需要3D对于3，数据越来越精细D分辨率有客观需求。
2.5 抑制环境干扰
ToF主动发光，IToF还是DToF，如何抑制环境因素的干扰是必要的；
- 支持多频调制，抑制多径干扰
- 增加环境光检测，改善环境光检测Sensor的信噪比；通过检测当前环境中干扰光的强度，调整sensor、抑制环境光干扰的目的是激光和算法参数。
- 支持随机编码调制，避免类似编码ToF 激光干扰；
- 提高耐热性，提高温度适应性，降低功耗；
3.ToF的市场趋势
提到发展趋势总不能少了市场的支撑，对于市场容量与规模这块这里就不做过多的论述，引用一下Yole Developpement 的数据，2020 年全球 3D 成像和传感市场价值 68 1亿美元，软增长将在一两年内实现。他们进一步指出，随着汽车、工业等二级市场的腾飞，其增长将更加强劲，预计将达到 2026 年将增长到 150 复合年增长率亿美元 (CAGR) 为 14.5%。报告显示，该市场主要服务于移动和消费者，预计将到来 2026 年仍将占全部 3D 成像和传感市场 46%。到 2026 年，汽车和工业将占据市场 22%。
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