Metalenz和意法半導體的光學超表面技術正式商用

如果要問，近幾年的手機有哪些設計是你最忍不了的?不是沒有耳機孔、不是沒有可拆卸電池、不是沒有得插SD卡……而是它：越來越厚、越來越多的攝像頭。

手機想要獲得好的拍照效果，就需要更大的CMOS傳感器、更多焦段的鏡頭……這就與人們對更薄更小的攝像頭的期待成為一組矛盾。

超構光學技術帶來一場顛覆性革命

中世紀以后，很長時間以來，折射透鏡技術都沒有取得重大突破。而超構光學(Meta Optics)技術的發(fā)展，通過引入不同基本原理的新型平面超透鏡，將帶來一場顛覆性革命。超構光學技術將多種復雜的光學功能集成在同一平面，不再是宏觀可見的彎曲表面。這縮小了每個透鏡元件的大小，同時減少了所需的透鏡元件數(shù)量，因此大大減少了光學鏡頭的尺寸、元件數(shù)量、組裝復雜性和總體成本。

最近，由全球首家實現(xiàn)超構光學商用的公司Metalenz和全球排名前列的半導體芯片制造商意法半導體首創(chuàng)的光學超表面技術(metasurface)正式商用!雙方共同開發(fā)的meta-optics產(chǎn)品現(xiàn)已上市，搭載意法半導體新款dToF傳感器VL53L8成功亮相(ST新多區(qū)dToF傳感器，能耗減半，測距加倍!)，并實現(xiàn)了批量出貨。這項技術將平面超透鏡取代傳統(tǒng)折射透鏡，可以為眾多的消費電子、汽車和工業(yè)應用帶來性能、功率、尺寸和成本優(yōu)勢，當前階段主要用于消費電子設備。

Metalenz擁有哈佛大學Capasso實驗室開發(fā)的超表面鏡片技術的基礎知識產(chǎn)權組合的全球獨家許可權，持有20多項可在多個市場上簡化改進光學器件的創(chuàng)新專利。公司的超表面技術能在單層半導體上提供復雜的多功能的光學性能，將大規(guī)模的鏡片生產(chǎn)活動轉移到半導體制造廠，像制造計算機芯片一樣生產(chǎn)鏡片。

與傳統(tǒng)的模壓曲面鏡片不同，Metalenz的新型鏡片是純平面的，能夠收集更多光信號，在單層半導體上就能提供多種功能，為智能手機和其他設備帶來新的感測方式，同時占用更少的空間。Metalenz的平面鏡頭技術將取代意法半導體FlightSense ToF模塊現(xiàn)有的某些鏡頭，為ST的ToF傳感器實現(xiàn)顯著的功率效率、光學性能和模塊尺寸優(yōu)化，而所有這些優(yōu)化都將使消費、工業(yè)和汽車等眾多市場受益。意法半導體ToF模塊廣泛應用于智能手機、無人機、機器人、汽車等應用領域，迄今銷量已超過17億件。

半導體制造工藝和光學技術成為完美搭檔

Metalenz 的聯(lián)合創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官 Rob Devlin表示：“經(jīng)過十多年的基礎研究，我們才走到今天這一步。我們的市場部署讓meta-optics成為第一個商用超表面技術。借助ST的半導體技術、制造能力和全球布局，我們能夠影響數(shù)百萬消費者。我們目前已贏得了多張標志我們平臺技術被首次應用的訂單，現(xiàn)在，我們正在圍繞其獨特的功能設計完整系統(tǒng)。我們的meta-optics將以具有競爭力的價格，為設備廠商賦能，助力他們開拓令人期待的新市場和開發(fā)新感測功能?！?/p>

意法半導體是ToF傳感技術的創(chuàng)新先鋒。ToF技術是利用光速來準確計算距離。光子的傳播速度是299,792,458米/秒，ToF傳感器的工作原理是精確測量光子發(fā)射到目標物體表面然后從反射回來的所用時間。從首款ToF傳感器開始，意法半導體及其技術徹底改變了手機相機的自動對焦功能，并通過存在檢測和手勢識別功能，提高了移動設備和計算機的安全性和能效。

意法半導體執(zhí)行副總裁、影像事業(yè)部總經(jīng)理 Eric Aussedat表示：“將Metalenz突破性的超表面鏡片技術與ST的先進制造能力和ToF技術完美組合，推出內置meta-optics的產(chǎn)品，可以顯著優(yōu)化應用系統(tǒng)的能效、光學性能和模塊尺寸，讓消費、工業(yè)和汽車市場受益。我們推出的內置 Metalenz鏡頭的產(chǎn)品非常適合需要深度映射的應用，例如，人臉識別、相機輔助功能、消費級激光雷達和AR/VR等應用，因此該技術將初步鎖定近紅外波長傳感市場，特別是3D傳感市場?！?/p>

Metalenz所開發(fā)的超構光學技術是意法半導體先進制造能力的完美補充。意法半導體將半導體制造工藝和光學技術相結合，在半導體晶圓代工廠內使用先進的光刻版在超表面上完成可調諧的衍射波前層。更為重要的是，平面超透鏡在半導體潔凈室使用的制造技術與硅基集成電路一樣。超透鏡的納米結構是人類頭發(fā)寬度的千分之一。這些納米結構只需單層就能操縱光線，從而實現(xiàn)與復雜的多元折射鏡頭相同的功能。

Metalenz的IP部門與意法半導體制造技術部的技術合作為傳感器帶來令人難以置信的測量準確度和精準度，讓半導體芯片行業(yè)能夠制造精確的、可復制的meta-optics，為高質量、能達到規(guī)模經(jīng)濟效益的鏡頭制造開啟了全新的方式。

Metalenz聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Rob Devlin表示：“我們使用與集成電路芯片完全相同的晶圓代工廠，因此可以在很短的時間內將超透鏡推向消費市場。在一片12英寸晶圓上，我們可以制造出5,000到10,000個超透鏡，因此可以在一周內生產(chǎn)數(shù)萬個超透鏡，并且有可能提升產(chǎn)能，甚至能在一天內達到一百萬。”

激發(fā)消費應用潛能，未來或面向汽車、醫(yī)療等應用

這項超構光學技術最初主要針對快速增長的近紅外傳感市場。近紅外波長可用于3D傳感功能，如人臉識別、自動對焦輔助、消費級激光雷達、AR/VR深度映射，這些功能正在成為當今智能手機的標配。

據(jù)Rob Devlin介紹：“平面超透鏡比標準的智能手機鏡頭薄100倍，而且制造更簡單、價格更便宜，并且更能抵抗沖擊、避免破損。此外，這項技術可以用于整個電磁頻譜——超越可見光，能夠助力實現(xiàn)出色的3D傳感功能，為所有智能手機帶來基于激光雷達的感知功能。目前，這項感知功能僅用于蘋果(Apple)高端手機中。Metalenz超構光學技術為下一代智能手機及其它消費電子產(chǎn)品、汽車和醫(yī)療等應用提供多種的成像與傳感功能。”

此外，平面超透鏡還可以用于室外或室內公共場所的人員計數(shù)器、智能門鈴、機器人視覺和引導系統(tǒng)及其他物聯(lián)網(wǎng)設備。Metalenz平面超透鏡目前已經(jīng)通過了汽車用途的合規(guī)性和監(jiān)管測試。汽車方面的一個潛在用例是作為駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)，以確保智能輔助駕駛的安全。

展望未來，由半導體晶圓代工廠制造的平面超透鏡可能將與傳統(tǒng)折射透鏡一樣常見，這項技術必將激發(fā)更多消費、工業(yè)、醫(yī)療和汽車等創(chuàng)新應用，開啟一個新的感測時代!

原文標題：Metasurface了解一下!Metalenz和ST全球首創(chuàng)平面超光學透鏡實現(xiàn)商用(文末有獎問答)

文章出處：【微信公眾號：意法半導體中國】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

審核編輯：湯梓紅