艾普柯，光電傳感、ToF技術(shù)產(chǎn)品成果展示

采訪背景：艾普柯微電子（上海）有限公司（以下簡稱：艾普柯）是一家專注于為各類應(yīng)用市場提供光電傳感器解決方案的高新技術(shù)企業(yè)。艾普柯保持著對消費電子市場敏銳的嗅覺，從最初為智能手機和平板電腦提供環(huán)境光和距離傳感器，到開發(fā)出可穿戴設(shè)備應(yīng)用的心率傳感器，及推出光電傳感器的創(chuàng)新商務(wù)模式——半定制。而近幾年，面向火熱的3D人臉識別應(yīng)用，艾普柯新增了ToF傳感器及解決方案。隨著公司產(chǎn)品線的日益豐富，核心競爭力也越來越強，已發(fā)展成為中國大陸排名第一的光電傳感器公司。麥姆斯咨詢作為艾普柯的老朋友，見證了艾普柯的成長，并于近期特地采訪了艾普柯首席執(zhí)行官李碧洲先生。

艾普柯首席執(zhí)行官李碧洲

麥姆斯咨詢：首先，請您介紹下艾普柯的發(fā)展歷程及主要產(chǎn)品吧！

李碧洲：艾普柯成立于2011年，2013年首次獲得聯(lián)發(fā)科（MTK）平臺認證，并隨后獲得展訊和高通平臺認證。2013年底，艾普柯獲得奮達科技等公司的戰(zhàn)略投資后，公司踏上了高速發(fā)展之路。艾普柯提供的光電傳感器包括環(huán)境光傳感器（ALS）、距離傳感器（PS）、心率傳感器（HRS）、飛行時間（ToF）傳感器等，并為客戶提供從產(chǎn)品定義、器件設(shè)計、晶圓加工、封裝和測試、光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計到算法實現(xiàn)等的一站式服務(wù)。

艾普柯主要產(chǎn)品及應(yīng)用

艾普柯提供的光電傳感器（ALS、PS、HRS）外觀

麥姆斯咨詢：艾普柯從何時開始研發(fā)ToF傳感器？當(dāng)時決定研發(fā)ToF傳感器的初衷是什么呢？同時又面臨著哪些困難或挑戰(zhàn)？

李碧洲：艾普柯從2015年開始研發(fā)陣列式ToF傳感器，當(dāng)時兩方面的原因讓我們產(chǎn)生了這個念頭：一方面是公司本身就立足光電傳感芯片技術(shù)，研發(fā)ToF傳感器有一定的技術(shù)傳承性；另一方面就是看好ToF傳感器市場的發(fā)展前景。

艾普柯很早就對單光子雪崩二極管（SPAD）形式的單點ToF技術(shù)進行了預(yù)研。2015年聯(lián)想（Lenovo）推出了Tango系列AR手機，PMD為其提供ToF傳感器，艾普柯為其提供定制版的距離傳感器。在與聯(lián)想的合作中，我們看到了陣列式ToF傳感器的巨大市場潛力，果斷放棄了已經(jīng)研究一段時間的單點SPAD技術(shù)路線，轉(zhuǎn)向“CCD+CMOS”的陣列式ToF技術(shù)方案。

目前，國際大廠和初創(chuàng)公司都開始看好ToF傳感器產(chǎn)品線，并競相進入ToF技術(shù)領(lǐng)域。這說明ToF傳感器市場前景非常光明，但同時也加速了同行產(chǎn)品的升級速度。激烈的市場競爭對我們來說，既是機遇，也是挑戰(zhàn)！我們需要迅速拿出滿足市場需求且令人欣喜的產(chǎn)品。按照艾普柯以往的成功經(jīng)驗，我們一定要認清自己的優(yōu)劣勢，不與國際大廠拼資金和規(guī)模，把重點放在與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新方面。針對當(dāng)前智能手機市場出現(xiàn)的3D視覺機遇，艾普柯瞄準(zhǔn)了ToF傳感器芯片小型化作為主攻方向。

麥姆斯咨詢：ToF傳感器芯片小型化是艾普柯ToF解決方向之一，能詳細談?wù)勝F司如何實現(xiàn)芯片小型化？主要難點在哪？目前量產(chǎn)的芯片尺寸是多少？

李碧洲：不同波段（波長）的光穿透半導(dǎo)體材料的深度不一樣。對于圖像傳感器來講，可見光波長穿透硅材料的深度通常在1um左右。但是，對于ToF傳感器，紅外光（IR）的穿透硅材料的深度可達10~50um，需要施加能夠感應(yīng)出10~50um深勢阱的電壓。因此可以看到一些ToF產(chǎn)品需要高壓、負壓等設(shè)計，這帶來的結(jié)果就是芯片需要很復(fù)雜的片外供電系統(tǒng)。另外，由于紅外光的穿透深度有10~50um，相鄰像素（pixel）會有光生信號的串?dāng)_問題。因此ToF芯片的像素尺寸通常比較大，如20um、25um等。另外，ToF芯片的像素又叫解調(diào)器，可以看到美國專利局上一些ToF芯片相關(guān)專利，直接命名就是“解調(diào)器”。其意思為：它是一個解調(diào)光生電荷的像素，這是與傳統(tǒng)CMOS圖像傳感器最大的不同。因此，要能夠更好地解調(diào)出I/Q兩路信號，或者說0度、90度、180度、270度信號，就需要大的像素尺寸，即像素尺寸無法減小。最終，以上三點決定了ToF芯片擁有龐大而復(fù)雜的片外供電系統(tǒng)，以及大像素尺寸造成的大芯片尺寸。

艾普柯ToF傳感器芯片小型化的成果展示

但是，艾普柯的ToF芯片通過電路設(shè)計（采用片內(nèi)電路）實現(xiàn)了高壓、負壓等片外供電系統(tǒng)的效果。另外，艾普柯通過優(yōu)化像素及像素之間的間隔、改進芯片制造工藝、優(yōu)化勢阱和光生信號的信號流通路，來實現(xiàn)像素尺寸的小型化，進而實現(xiàn)芯片尺寸的小型化?？梢哉f，實現(xiàn)ToF傳感器的小型化是電路和工藝設(shè)計人員、晶圓代工廠、封裝廠和模組廠共同努力的結(jié)果！

艾普柯采用“CCD+CMOS”技術(shù)方案，使得ToF芯片具有更高集成度

因此，正是由于艾普柯多年來在光電傳感器領(lǐng)域的經(jīng)驗積累，才具備了實現(xiàn)ToF傳感器小型化的能力。艾普柯的芯片設(shè)計和工藝，是在CMOS工藝基礎(chǔ)上實現(xiàn)了高靈敏度的CCD像素，然后通過上萬次的積分得到精確的深度（距離）信息。CCD像素位于晶圓表面，在普通CMOS工藝過程中實現(xiàn)。ToF傳感器采用普通電壓芯片即可，不需要高壓或復(fù)雜、高成本的雪崩光電二極管。