據(jù)麥姆斯咨詢介紹,如今移動(dòng)設(shè)備(包括智能手機(jī)、平板電腦和可穿戴設(shè)備)中許多關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步與光的應(yīng)用息息相關(guān),如可見光(如顯示器照明或閃光燈應(yīng)用)和不可見的紅外光(如手勢(shì)識(shí)別、虹膜掃描或人臉識(shí)別)。位于德國(guó)雷根斯堡(Regensburg)的光電子元件制造商歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司(Osram Opto Semiconductors GmbH,以下簡(jiǎn)稱“歐司朗”)表示,垂直腔面發(fā)射激光器(Vertical Cavity Surface EmitTIng Laser,VCSEL)技術(shù)在這一潮流中發(fā)揮著重要作用。

生物識(shí)別技術(shù)利用人體特征,如虹膜的特定結(jié)構(gòu)、人臉或指紋特征等,然后通過(guò)傳感器識(shí)別這些特征,并將其與存儲(chǔ)的生物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。據(jù)Yole在11月發(fā)布的《消費(fèi)類生物識(shí)別市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì)-2018版》 中談到,五年前蘋果(Apple)公司為iPhone 5s集成了“Touch ID”電容式指紋識(shí)別技術(shù),掀起了消費(fèi)類生物識(shí)別技術(shù)的“第一波”浪潮;2017年9月,依然是蘋果推出了iPhone X,開啟了“第二波”浪潮——3D人臉識(shí)別。這波浪潮由3D傳感技術(shù)引領(lǐng),目前正在進(jìn)行當(dāng)中,并有望驅(qū)動(dòng)生物識(shí)別市場(chǎng)在2022年之前達(dá)到170億美元。

為了使生物識(shí)別技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備中可靠工作,還額外需要紅外光來(lái)照亮目標(biāo)區(qū)域。目前該技術(shù)已被應(yīng)用于門禁系統(tǒng),大多數(shù)國(guó)家更是將其用于移民工作中。但隨著紅外LED技術(shù)對(duì)器件小型化的推動(dòng),越來(lái)越受到移動(dòng)和消費(fèi)類設(shè)備的青睞。歐司朗表示,公司也正積極研發(fā)VCSEL技術(shù),以致力于填補(bǔ)解決方案組合的空缺,使這些應(yīng)用能夠在更廣闊的市場(chǎng)中得以應(yīng)用。

VCSEL技術(shù)開辟新應(yīng)用領(lǐng)域

以前,VCSEL技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信,但近幾年被挖掘出了大量可應(yīng)用的領(lǐng)域。由于在VCSEL技術(shù)中,光束是從半導(dǎo)體芯片表面垂直發(fā)射出(與邊發(fā)射激光二極管從芯片邊緣發(fā)射不同),因此VCSEL比邊發(fā)射激光器(EEL)的生產(chǎn)成本更低、光束質(zhì)量更好,并且輸出功率相對(duì)較低。作為可采用表面組裝(SMT)的元件,VCSEL結(jié)合了LED和激光器的特性。該技術(shù)同時(shí)還可用于VCSEL陣列(由數(shù)百甚至數(shù)千顆VCSEL組成)。例如,一顆芯片上有500個(gè)1mm x 1mm孔徑。

歐司朗表示,VCSEL技術(shù)是智能手機(jī)、無(wú)人機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)(AR/VR)設(shè)備等應(yīng)用的理想選擇,其中高速調(diào)制技術(shù)對(duì)這些應(yīng)用來(lái)說(shuō)更是優(yōu)勢(shì)之一。3D傳感應(yīng)用,如人臉識(shí)別(尤其是消費(fèi)類設(shè)備)被視為主要的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素。據(jù)Yole在最新發(fā)布的報(bào)告《紅外LED和激光二極管:技術(shù)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)》中透露紅外光源市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2018年將達(dá)到18億美元,而2023年將達(dá)到65億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為29%。

目前用于智能手機(jī)3D傳感的解決方案包括結(jié)構(gòu)光法和飛行時(shí)間(ToF)法。iPhone X就使用了結(jié)構(gòu)光,其點(diǎn)陣投影器在人臉上投射數(shù)萬(wàn)個(gè)紅外(IR)光的光點(diǎn)。紅外攝像頭再接收從臉部反射回來(lái)的紅外光線,以創(chuàng)建3D人臉模型。

其他應(yīng)用包括攝像頭(尤其是智能手機(jī)的攝像頭)中的自動(dòng)對(duì)焦和微距功能。3D傳感還與AR/VR相結(jié)合,用于智能眼鏡或未來(lái)的智能手機(jī)和其他移動(dòng)設(shè)備,包括無(wú)人機(jī)等。

歐司朗認(rèn)為,由于VCSEL技術(shù)的諸多優(yōu)勢(shì),如芯片面積非常小、成本相對(duì)較低、光學(xué)效率高、功耗低、波長(zhǎng)穩(wěn)定以及調(diào)制速率高等,VCSEL將會(huì)成為3D人臉識(shí)別等應(yīng)用進(jìn)入大眾市場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

歐司朗指出,雖然與現(xiàn)有技術(shù)相比,VCSEL技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì),但它并不是所有領(lǐng)域的最佳解決方案。因此,VCSEL應(yīng)當(dāng)被視為紅外和其他光源的擴(kuò)展。為了幫助客戶,讓每種應(yīng)用都擁有最合適的解決方案,歐司朗正用VCSEL技術(shù)填補(bǔ)他們的紅外技術(shù)組合空缺。