關(guān)于蘋果新款iPad Pro激光雷達(dá)中的DOE

采訪背景：衍射光學(xué)元件（DOE）是微光學(xué)元件的典型代表，也是3D傳感和成像系統(tǒng)的核心元件，但全球具備DOE設(shè)計(jì)和量產(chǎn)制造能力的廠商屈指可數(shù)。成立于1994年的德國企業(yè)CDA GmbH（以下簡稱：CDA），在2005年進(jìn)入微光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，掌握著DOE核心技術(shù)，并具備根據(jù)客戶需求定制開發(fā)微光學(xué)元件的強(qiáng)大實(shí)力和豐富經(jīng)驗(yàn)。

今年9月10日和9月24日，CDA將出席『第二十九屆“微言大義”研討會(huì)：激光雷達(dá)技術(shù)及應(yīng)用』和『第三十屆“微言大義”研討會(huì)：3D視覺技術(shù)與應(yīng)用』，與中國觀眾分享CDA在汽車和消費(fèi)電子領(lǐng)域的最新進(jìn)展和成功案例。在此之前，麥姆斯咨詢與CDA首席技術(shù)官Dr. Nicolaus Hettler（以下簡稱：Nicolaus）、業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Mrs. Pia Harju（以下簡稱：Pia）進(jìn)行了視頻采訪。以下是采訪內(nèi)容的整理，希望能讓中國客戶獲取有關(guān)CDA的更多信息。

CDA首席技術(shù)官Dr. Nicolaus Hettler

麥姆斯咨詢：非常感謝CDA接受麥姆斯咨詢的采訪！首先，請(qǐng)您向大家介紹CDA的基本情況、發(fā)展歷程和企業(yè)文化（DNA），謝謝！

Nicolaus：非常感謝麥姆斯咨詢提供的采訪機(jī)會(huì)！CDA成立于1994年，以制造光盤（CD）起家。從2005年起，經(jīng)過對(duì)CDA未來業(yè)務(wù)方向和核心競爭力的深入思考后，我們選擇了兩個(gè)方向作為CDA今后的核心業(yè)務(wù)。第一個(gè)是主要面向汽車娛樂信息系統(tǒng)等應(yīng)用的SD存儲(chǔ)卡、微型SD存儲(chǔ)卡和固態(tài)硬盤（SSD），即CDA閃存介質(zhì)解決方案（CDA Flash Media Solutions）業(yè)務(wù)單元。第二個(gè)就是我們今天討論的CDA微納光學(xué)解決方案（CDA Micro-functional Solutions）業(yè)務(wù)單元。2008年左右，基于高分子聚合物（Polymer）的晶圓級(jí)微光學(xué)元件（WLO）進(jìn)入量產(chǎn)階段。我們選擇的襯底材料為聚合物，可以滿足不同客戶的定制要求（我們的客戶群中，需求量少則一年僅40片，多則每周10萬片）。

提及CDA企業(yè)文化，回顧過去，您可以看出CDA是一家非常靈活、勇于革新自我的企業(yè)。我們不斷地審視過去，展望未來：“未來應(yīng)用會(huì)有什么？市場需求是什么？我們可以為未來做出怎樣的貢獻(xiàn)？”同時(shí)，我們?cè)噲D為客戶做超前的籌劃，竭力全力為客戶思考各種創(chuàng)新性方案，旨在讓客戶滿意！在微光學(xué)領(lǐng)域，不論是過去還在現(xiàn)在甚至未來，都充滿了挑戰(zhàn)。我們始終會(huì)與客戶一起，不斷思考，以最具成本效益的方法開發(fā)出創(chuàng)新性解決方案！

CDA旗幟上彰顯企業(yè)文化

麥姆斯咨詢：據(jù)我們了解，CDA主要業(yè)務(wù)有CDA閃存介質(zhì)解決方案（CDA Flash Media Solutions）、CDA微納光學(xué)解決方案（CDA Micro-functional Solutions）。請(qǐng)您詳細(xì)介紹上述板塊的業(yè)務(wù)情況。

Nicolaus：事實(shí)上，CDA有三塊業(yè)務(wù)：CD壓制業(yè)務(wù)（Impressing Solutions）、CDA閃存介質(zhì)解決方案、CDA微納光學(xué)解決方案。CD業(yè)務(wù)是CDA最早開展的業(yè)務(wù)，目前業(yè)務(wù)占總營收的比例逐漸減少。CDA閃存介質(zhì)解決方案主要面向汽車導(dǎo)航和其它車內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)。CDA微納光學(xué)解決方案，也就是我們?nèi)缃袼傅奈⒐鈱W(xué)元器件業(yè)務(wù)，目前占CDA營收的第二位。但我們相信，隨著微光學(xué)元件業(yè)務(wù)的快速增長，兩者的營收差距會(huì)越來越小，最終CDA微納光學(xué)解決方案會(huì)成為我們營收的“大當(dāng)家”！

麥姆斯咨詢：CDA微納光學(xué)解決方案主要提供光學(xué)元件、微流控和相關(guān)材料。全球掌握衍射光學(xué)元件（DOE）技術(shù)的廠商屈指可數(shù)。請(qǐng)談?wù)勗斐蛇@種局面的原因是什么？

Pia：CDA進(jìn)入DOE制造領(lǐng)域的時(shí)間比較早，當(dāng)然還有一些企業(yè)比我們更早進(jìn)入該領(lǐng)域。但是，大部分DOE廠商都是采用玻璃作為襯底材料，帶來的問題是產(chǎn)量不高。我們看到現(xiàn)在還有一些企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域，但能采用純聚合物制造DOE的廠商非常少。CDA是第一家采用高分子聚合物實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)制造并量產(chǎn)的廠商。高分子聚合物作為襯底材料制造DOE，質(zhì)量輕，安全性高，性能好，但對(duì)工藝制程要求極高，非常具有挑戰(zhàn)性。正是CDA在正確的時(shí)機(jī)，選擇了正確的材料，并摸索出一套正確的工藝流程，我們才取得了現(xiàn)在的成功！

麥姆斯咨詢：CDA衍射光學(xué)元件（DOE）可以提供哪些功能？目前主要面向哪些應(yīng)用領(lǐng)域提供產(chǎn)品？

Pia：CDA能夠?yàn)榭蛻籼峁┓浅Ｍ晟频姆?wù)。從設(shè)計(jì)咨詢、原型制造，到量產(chǎn)服務(wù)，還可以提供材料測(cè)試、光學(xué)測(cè)試、可靠性測(cè)試等所有服務(wù)。

目前，CDA主要面向三種應(yīng)用提供產(chǎn)品：消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)。在消費(fèi)電子領(lǐng)域，我們提供的微透鏡陣列（MLA）、DOE（具備激光光束分束、勻束、準(zhǔn)直、偏離等各種功能）、線型發(fā)生器、圖案發(fā)生器、漫散擴(kuò)散元件等，主要用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、混合現(xiàn)實(shí)（MR）以及人臉識(shí)別等各種應(yīng)用中。在汽車領(lǐng)域，不論是車內(nèi)還是車外的3D傳感應(yīng)用，如手勢(shì)識(shí)別和激光雷達(dá)，都會(huì)用到DOE或diffuser。在工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人、3D計(jì)量、距離測(cè)量和位置計(jì)算、物體表面缺陷檢測(cè)等，也需要用到上述元器件。

麥姆斯咨詢：與客戶合作實(shí)現(xiàn)DOE解決方案時(shí)，在設(shè)計(jì)、制造、材料選擇、封裝、物流等環(huán)節(jié)，CDA可以為客戶提供哪些標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和定制性服務(wù)？

Pia：當(dāng)提出概念和設(shè)想時(shí)，我們或許會(huì)覺得一款標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品就能滿足要求；但一旦上量，就會(huì)出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)無法有效工作。對(duì)CDA來講，從光學(xué)設(shè)計(jì)到量產(chǎn)制造，都必須對(duì)客戶的光學(xué)系統(tǒng)有深刻理解。除此以外，我們能夠?yàn)榭蛻籼峁┒ㄖ苹?wù)，是因?yàn)槌斯鈱W(xué)參數(shù)規(guī)范，我們還對(duì)客戶產(chǎn)品的其它需求也有深刻理解，比如：采用什么光源？探測(cè)距離要求是多少？留給微光學(xué)元件的空間尺寸是多少？光源與微光學(xué)元件之間還有其它元件嗎？投影角度要求是什么？探測(cè)器分辨率是多少？在什么環(huán)境條件下使用？……當(dāng)我們理解客戶的具體需求后，才能為客戶的定制化系統(tǒng)提供最適合的微光學(xué)元件，而且是獨(dú)一無二的定制化服務(wù)。

CDA為客戶設(shè)計(jì)和制造的每一款微光學(xué)元件都各具特色

Nicolaus：根據(jù)不同行業(yè)客戶的需求，我們提供個(gè)性化物流服務(wù)。比如，汽車行業(yè)的客戶選擇寄售庫存（consignment stock）的方式，將貨物寄放于CDA或其工廠內(nèi)；消費(fèi)電子行業(yè)的客戶會(huì)有緩沖庫存（buffer stocks）的要求，我們可以提供除設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以外的所有行政后勤事務(wù)的定制化服務(wù)?，F(xiàn)代工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就是CDA遵守的標(biāo)準(zhǔn)。雖然每家客戶都會(huì)有特殊要求，我們都會(huì)盡力去滿足。靈活滿足客戶要求，讓客戶感受到與CDA合作是愉快且順暢的。

CDA倉庫可提供9000個(gè)托盤空間

麥姆斯咨詢：根據(jù)客戶的需求進(jìn)行定制化服務(wù)是CDA的特色。請(qǐng)問從客戶需求引入到實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的周期是多久？CDA如何高效保證不同需求量（small volume，serial production，mass manufacturing）客戶產(chǎn)品的上市時(shí)間（Time to Market）？

Nicolaus：目前，CDA微光學(xué)元件產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到每年1.5億件。根據(jù)不同客戶的需求量，我們均可以提供相應(yīng)的服務(wù)。而關(guān)于上市時(shí)間（Time to Market），不同行業(yè)，差異巨大。消費(fèi)電子產(chǎn)品需求量大，產(chǎn)品迭代速度快，認(rèn)證周期短，大概3個(gè)月即可完成。而汽車電子產(chǎn)品的情況則完全不同，需求量相對(duì)消費(fèi)電子產(chǎn)品少很多，上市時(shí)間大概為12-18個(gè)月。工業(yè)電子產(chǎn)品的上市時(shí)間介于前兩者之間，在6~12月之間；需求量也介于前兩者之間。當(dāng)然不同地區(qū)不同客戶的要求也存在較大的差異。

CDA為不同需求量客戶提供靈活的產(chǎn)能服務(wù)

麥姆斯咨詢：在消費(fèi)電子領(lǐng)域，隨著3D攝像頭在智能手機(jī)上的應(yīng)用普及，對(duì)DOE和擴(kuò)散片的需求也出現(xiàn)急劇增長；同時(shí)，AR頭戴顯示（HMD）也是DOE的重要應(yīng)用。能否談?wù)勀鷮?duì)消費(fèi)電子市場的觀點(diǎn)？

Pia：消費(fèi)電子市場對(duì)微光學(xué)元件的需求增長速度令人印象深刻，CDA非常重視消費(fèi)電子市場。我們看到消費(fèi)電子產(chǎn)品中的元器件尺寸越來越小，集成度越來越高，性能也越來越優(yōu)異，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要綜合考慮其它光學(xué)器件（如光源）、電路芯片和傳感器。

Nicolaus：目前消費(fèi)電子業(yè)務(wù)營收占CDA微納光學(xué)解決方案業(yè)務(wù)總營收的50%以上。這塊業(yè)務(wù)的重要性對(duì)CDA來講是不言而喻的，不過我們也不會(huì)減少對(duì)其它應(yīng)用市場的關(guān)注。比如，我們看到很多過去用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的解決方案開始融合到汽車和工業(yè)應(yīng)用中，如駕駛員行為監(jiān)控、乘客人臉識(shí)別等。此外，我們非常看好AR頭戴式可視設(shè)備（HMD）的市場前景。據(jù)我們了解，目前為AR頭戴式可視設(shè)備提供的微光學(xué)元件主要采用玻璃或熔融石英玻璃作為襯底材料，CDA可以提供塑料襯底的微光學(xué)元件，質(zhì)量輕且成本低。

麥姆斯咨詢：智能手機(jī)已經(jīng)迎來了飛行時(shí)間（ToF）模組爆發(fā)的時(shí)代，從結(jié)構(gòu)光方案到ToF方案，對(duì)微光學(xué)元件（DOE、擴(kuò)散片）的性能和成本要求提出了哪些挑戰(zhàn)？

Pia：在我看來，會(huì)帶來以下幾個(gè)方面的挑戰(zhàn)：（1）對(duì)視場角（FOV）要求的提高，以前45°即可滿足要求，而現(xiàn)在的要求是90°甚至100°；（2）對(duì)人眼安全的要求更為嚴(yán)格；（3）持續(xù)降低功耗，系統(tǒng)中的元件數(shù)量增加會(huì)造成整體功耗增加，因此更需要控制單個(gè)元件的功耗水平；（4）提高效率的需求。

為此，CDA會(huì)從以下幾個(gè)方面提供解決方案，不僅能降低成本，還能提升系統(tǒng)性能：（1）提高單個(gè)微光學(xué)元件的衍射效率；（2）將多項(xiàng)功能集成于一片微光學(xué)元件，比如單個(gè)元件集成了衍射光學(xué)元件和反射光學(xué)元件、DOE設(shè)計(jì)時(shí)增加準(zhǔn)直功能、取消背面的ITO設(shè)計(jì)（ITO成本高，還有開裂風(fēng)險(xiǎn)）。

Nicolaus：在智能手機(jī)領(lǐng)域，dToF解決方案希望得到更遠(yuǎn)的測(cè)量距離（從3米增加到5米），這是我們看到的另外一個(gè)挑戰(zhàn)。我們已經(jīng)和客戶開展了dToF解決方案的合作，但暫時(shí)不方便透露太多的信息。當(dāng)然，如果還有客戶希望開發(fā)dToF解決方案，我們以開放的態(tài)度合作共贏！

麥姆斯咨詢：2020年蘋果發(fā)布了新一代的iPad Pro，基于直接飛行時(shí)間（dToF）技術(shù)的激光雷達(dá)掃描儀是這款平板電腦的最大亮點(diǎn)。激光雷達(dá)掃描儀采用了DOE元件進(jìn)行點(diǎn)陣發(fā)射，每個(gè)點(diǎn)覆蓋約1° x 1°的范圍。這款產(chǎn)品在業(yè)界引起了巨大轟動(dòng)，對(duì)DOE廠商會(huì)產(chǎn)生哪些影響？

Pia：首先，蘋果iPad Pro的dToF激光雷達(dá)掃描儀設(shè)計(jì)并非全新的創(chuàng)新，這是存在數(shù)十年的技術(shù)。蘋果作為消費(fèi)電子舞臺(tái)聚光燈下的主角，將這項(xiàng)激光雷達(dá)技術(shù)帶進(jìn)了大眾視野。其實(shí)，CDA對(duì)這款dToF激光雷達(dá)掃描儀中DOE的研究和生產(chǎn)已有多年的經(jīng)驗(yàn)。

蘋果新款iPad Pro激光雷達(dá)中的DOE

Nicolaus：過去，dToF激光雷達(dá)掃描儀體積較大，蘋果創(chuàng)新性地將其微型化并帶入了千家萬戶。2009年微軟發(fā)布體感周邊外圍設(shè)備Kinect，顛覆了游戲的人機(jī)交互方式，iPad Pro與Kinect為消費(fèi)電子產(chǎn)品帶來的創(chuàng)新意義一樣重大！但DOE并不是才出現(xiàn)的元件，早在二十世紀(jì)六七十年代就已問世。不過很多客戶會(huì)對(duì)此表示興趣，常常會(huì)提出過于嚴(yán)格的參數(shù)規(guī)范。這時(shí)，我們會(huì)與客戶探討產(chǎn)品最重要的要求是什么，需要重點(diǎn)關(guān)注哪些參數(shù)，可以放寬哪些參數(shù)規(guī)范。因?yàn)榭蛻粢膊幌Ｍ鸇OE的定制價(jià)格高到幾百歐元或幾百美元。因此，我們與客戶合作開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，首先從技術(shù)角度判斷，確定一套滿足產(chǎn)品需求且合適的參數(shù)規(guī)范；當(dāng)然，可制造性、在短期內(nèi)可量產(chǎn)、具有成本效益，這些也是重要的考慮因素。

麥姆斯咨詢：請(qǐng)您介紹微光學(xué)元件會(huì)出現(xiàn)在汽車上的哪些模組或系統(tǒng)中？

Nicolaus：首先我們談?wù)勎⒐鈱W(xué)元件的主要車內(nèi)應(yīng)用。最典型的應(yīng)用就是AR HUD（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)抬頭顯示），在駕駛?cè)艘暰€區(qū)域內(nèi)合理、生動(dòng)地疊加顯示一些駕駛信息，并結(jié)合于實(shí)際交通路況中。這項(xiàng)技術(shù)并非新技術(shù)，在飛機(jī)上已使用多年，但對(duì)于汽車應(yīng)用來講還需要一些時(shí)日才能成熟。其次，駕駛員行為監(jiān)控系統(tǒng)也是微光學(xué)元件的先進(jìn)應(yīng)用之一，這套系統(tǒng)可以觀察駕駛員的狀態(tài)——打瞌睡了，亦或是疲憊了（眼皮耷拉著）。第三種車內(nèi)應(yīng)用就是乘客人臉識(shí)別系統(tǒng)——乘客數(shù)量是多少？哪些乘客進(jìn)入了車內(nèi)？這些乘客是否被允許進(jìn)入？

接著我們談?wù)勎⒐鈱W(xué)元件的主要車外應(yīng)用，用于障礙物識(shí)別的激光雷達(dá)是非常重要的應(yīng)用。此外，還有一種很有趣的應(yīng)用，比如：當(dāng)你打開車門，在你將要經(jīng)過的地面上投影出一條燈光地毯，地毯上出現(xiàn)特定的logo等圖形或字樣。如今，汽車的前燈和尾燈設(shè)計(jì)水平越來越高，尤其是中國車企的車燈設(shè)計(jì)感越來越強(qiáng)，MLA則是重要的光學(xué)元件之一。

麥姆斯咨詢：能否談?wù)勎⒐鈱W(xué)技術(shù)在汽車激光雷達(dá)上的“角色”？您如何預(yù)測(cè)用于激光雷達(dá)的微光學(xué)元件的市場機(jī)遇？

Pia：在汽車激光雷達(dá)上，微光學(xué)元件的主要作用是“輔助”光源：校正光源、聚焦光源，目的是將光源指向正確的方向。不論是安全行駛，還是經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)駕駛都是過去幾年和未來的熱門話題。自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)依賴于更多先進(jìn)元器件，微光學(xué)元件也會(huì)為自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟“保駕護(hù)航”。

麥姆斯咨詢：目前CDA在中國已開展哪些業(yè)務(wù)？未來更看好中國哪些應(yīng)用領(lǐng)域的市場潛力？

Pia：CDA在全球主要布局了三大塊業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)均已在中國開展。我們?cè)谏虾＝⒘艘患液腺Y公司，并組建了一支非常高效的銷售團(tuán)隊(duì)。同時(shí)，CDA也有意在中國建立生產(chǎn)線，為中國客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。我們看到了中國市場的許多獨(dú)特商機(jī)，比如刷臉支付、利用手勢(shì)控制的智能電視、服務(wù)機(jī)器人等應(yīng)用，這些應(yīng)用在中國和亞洲其它地區(qū)的市場增幅大大超過了歐洲和美國等地區(qū)。因此，我們會(huì)為中國團(tuán)隊(duì)提供更多資源來開拓這個(gè)巨大的市場。未來，我們還會(huì)在中國繼續(xù)招募人才，壯大CDA中國區(qū)團(tuán)隊(duì)力量。

Nicolaus：是的，在2018年和2019年，我?guī)缀趺總€(gè)月都會(huì)來中國，最近一次到中國是今年1月。很期待疫情結(jié)束后能早點(diǎn)來到中國，與中國團(tuán)隊(duì)共事，與中國客戶交流。中國有很多令人興奮的合作機(jī)會(huì)，我們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)深入?yún)⑴c了許多合作項(xiàng)目。

麥姆斯咨詢：中國有句老話“天時(shí)地利人和”。在中國本土，已經(jīng)成長出一些有競爭力的微納光學(xué)元件和解決方案提供廠商，他們占據(jù)著“地利”和“人和”的優(yōu)勢(shì)。作為一家德國企業(yè)，您認(rèn)為CDA的競爭優(yōu)勢(shì)是什么？CDA會(huì)采取什么戰(zhàn)略來開拓巨大的中國市場？

Pia：CDA在中國開展業(yè)務(wù)的時(shí)間已經(jīng)超過了十年，積累了與中國企業(yè)開展合作的豐富經(jīng)驗(yàn)。值得一提的是，我們與中國企業(yè)的合作，尤其是DOE供貨方面，已經(jīng)獲得了良好的業(yè)績記錄，這為CDA進(jìn)一步開拓新業(yè)務(wù)領(lǐng)域打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，我們還會(huì)繼續(xù)努力。未來，隨著中國團(tuán)隊(duì)的壯大和生產(chǎn)線的建立，相信會(huì)吸引到更多的中國合作伙伴。

與Nicolaus一樣，在新冠疫情爆發(fā)前，我也幾乎每個(gè)月都會(huì)來中國。我們從中國學(xué)到了很多理念，比如“Time is money， efficiency is life”（時(shí)間就是金錢，效率就是生命）。
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