由于對智能型手機(jī)需求的上升以及對電子設(shè)備性能的要求越來越高,3D傳感器的需求跟著水漲船高。市調(diào)機(jī)構(gòu)SBWire調(diào)查顯示,3D傳感器能應(yīng)用在許多不同的產(chǎn)業(yè),例如消費(fèi)電子產(chǎn)品、醫(yī)療保健、工業(yè)機(jī)器人、汽車、安全設(shè)備與影像監(jiān)視;預(yù)計到了2026年,3D感測市場將從2016年的12.922億美元達(dá)到25.566億美元,年復(fù)合增長率為7.2%。
隨著智能型手機(jī)的需求不斷上升,3D傳感器的市場需求也逐漸擴(kuò)大,其中以消費(fèi)電子產(chǎn)品占了絕大多數(shù),例如行動通訊設(shè)備中最重要的功能之一就是利用3D人臉辨識解鎖手機(jī),以取代指紋或PIN的功能。
另外,3D人臉辨識功能使身份驗證更方便也更安全,因此可能很快就會成為行動支付App和行動身分識別服務(wù)(MobileID)中不可或缺的角色。至于醫(yī)療保健、汽車、航空與國防是采用3D影像的先驅(qū),預(yù)計這些領(lǐng)域?qū)⑹球?qū)動3D傳感器市場的重要因素。
另一方面,工業(yè)領(lǐng)域正迅速而廣泛地采用3D影像技術(shù)。智能圖像傳感器和其他工業(yè)發(fā)展持續(xù)開發(fā)3D影像在工業(yè)應(yīng)用的能力。隨著對手勢探索應(yīng)用(GestureExplorationApplication)的需求不斷成長,3D傳感器提升了電子和汽車等巨大精密系統(tǒng)的性能和效率。從數(shù)字導(dǎo)航到手勢識別再到建設(shè)自動化,3D傳感器能為所有不同需求的相機(jī)量身訂制專屬功能。
然而,由于較高的安裝成本,3D傳感器也面臨了挑戰(zhàn)。3D影像系統(tǒng)肯定能比2D系統(tǒng)提供更多信息,但構(gòu)造也更加復(fù)雜。3D影像的主要難題是校準(zhǔn)和某些校準(zhǔn)規(guī)格的測量,這通常需要比平面校準(zhǔn)更多的信息才能達(dá)成。此外,3D影像系統(tǒng)的高成本是另一個障礙,這些系統(tǒng)難以滿足對價格敏感的市場。因此,技術(shù)困難和高成本是這些系統(tǒng)普及化的主要障礙。
長期以來,消費(fèi)者市場以外的3D成像一直專注于醫(yī)療、工業(yè)和國防市場。幾十年來,3D成像和傳感一直是醫(yī)療成像設(shè)備制造商努力的中心:固態(tài)傳感器現(xiàn)已取代了電子管和離散光電二極管,幫助CT掃描儀成為第一種3D醫(yī)學(xué)成像方式;錐形束計算機(jī)斷層掃描(CBCT)實現(xiàn)了三維成像的轉(zhuǎn)換;光學(xué)相干斷層掃描(OCT)是一種新的三維成像方法,目前使用的是光譜域技術(shù)——OCT已在眼科得到應(yīng)用,目前正進(jìn)入心臟病學(xué)領(lǐng)域。
在工業(yè)領(lǐng)域,由于無人機(jī)等新技術(shù)和更有效處理數(shù)據(jù)的能力,3D模型在建筑業(yè)的使用正在增加。建筑信息服務(wù)(CIS)和建筑信息建模(BIM)是三維成像和傳感技術(shù)在工業(yè)中的主要應(yīng)用。
與此同時,在酒店業(yè)和零售業(yè),機(jī)器人正在侵入日常生活。例如,現(xiàn)在一些倉庫里滿是依靠3D傳感器導(dǎo)航的機(jī)器人,可以在不到24小時內(nèi)遞送包裹。在國防市場上,除了軍事情報,3D地圖已經(jīng)成為基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃和監(jiān)測、資源偵察和農(nóng)業(yè)的一項關(guān)鍵技術(shù)。高端的lidars是主要的信息提供商——例如,在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方面,它也被廣泛應(yīng)用于航空攝影。
所有這些3D市場在2017年價值13億美元,并將在2023年達(dá)到20億美元的里程碑。然而,有兩個主要領(lǐng)域?qū)⒏淖冞@一現(xiàn)狀:汽車和消費(fèi)市場將在五年內(nèi)使3D傳感技術(shù)的價值超過180億美元。
在汽車領(lǐng)域,3D成像和傳感的應(yīng)用仍然有限的應(yīng)用。目前,雷達(dá)是用于距離評估的主要技術(shù)。立體攝像機(jī)越來越受歡迎,因為它們通過二級高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)提高了汽車的性價比。車內(nèi)使用3D感應(yīng)用于信息娛樂目的,特別是在儀表盤控制上,很有可以能在三級自動駕駛汽車中應(yīng)用于對駕駛員的監(jiān)控。
最大的變化來自于光探測和測距(激光雷達(dá))行業(yè),目前激光雷達(dá)主要針對機(jī)器人車輛。機(jī)器人車輛由Waymo(前身為谷歌自動駕駛汽車項目)等公司運(yùn)營,提供交通即服務(wù)(TaaS)。今年Waymo將首次公開推出數(shù)千輛汽車;到2023年,年產(chǎn)量應(yīng)超過10萬臺。傳感器的大部分價值將來自于成本在1000美元到10萬美元之間的產(chǎn)品,因為激光雷達(dá)是一項高端技術(shù),目前在3D信息收集方面的性能是最高的。
在消費(fèi)者業(yè)務(wù)中,3D感應(yīng)在過去12個月中一直是一個熱門話題。隨著智能手機(jī)行業(yè)達(dá)到穩(wěn)定水平,2017年是蘋果推出使用3D感的全新界面。未來絕對是展示的3D無觸摸交互,首先是生物識別,但不僅如此:animojis,頭像和增強(qiáng)現(xiàn)實濾鏡是新體驗的核心。所有其他智能手機(jī)生產(chǎn)商都在競相爭奪這項功能,盡管可能還需要一年的時間。小米、Oppo和Vivo的公告均表明,中國OEM也都將于加入智能手機(jī)3D傳感策略。
交互式設(shè)備和智能手機(jī)的新周期只是一個方面;3D傳感的趨勢預(yù)計將對全球電子行業(yè)產(chǎn)生更深遠(yuǎn)的影響。據(jù)預(yù)測,它將擴(kuò)展到增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實耳機(jī)、計算、可穿戴設(shè)備、消費(fèi)無人機(jī)和機(jī)器人。它將為智能助手、智能家居設(shè)備和消費(fèi)機(jī)器人的消費(fèi)市場提供推動力。更重要的是,這項技術(shù)還將在安全和汽車領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這是向傳感領(lǐng)域的新范式轉(zhuǎn)變的一部分,有趣的是,我們注意到,蘋果是這兩種轉(zhuǎn)變的創(chuàng)新者。該公司的股東對該公司1萬億美元的估值表示歡迎,這是由營銷和技術(shù)兩方面的原因造成的。但這并不是3D傳感技術(shù)引起劇變的唯一領(lǐng)域。垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)也發(fā)揮了重要作用。這些組件提供小形狀因子和高功率的相干激光脈沖。
Datacoms是第一個開始集成vcsel的工業(yè)應(yīng)用程序。由于其較低的功耗和相對于邊緣發(fā)射激光器(EELs)具有競爭力的價格,它們的最佳位置一直是在短距離數(shù)據(jù)通信中。在數(shù)據(jù)中心發(fā)展的推動下,VCSEL市場和生產(chǎn)在2000年代隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及而蓬勃發(fā)展,隨后穩(wěn)步增長。vcsel出現(xiàn)了一些新的應(yīng)用,比如激光打印機(jī)和光學(xué)鼠標(biāo),但它們并不是強(qiáng)勁的增長動力。
2014年,vcsel首次應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)已近20年,它開始進(jìn)入大批量消費(fèi)智能手機(jī)領(lǐng)域。但是,這種與近距離傳感和自動對焦功能探測器的結(jié)合僅僅是VCSEL成功開始。2017年,蘋果發(fā)布了iPhoneX,并在此基礎(chǔ)上增加了3D傳感功能。iPhoneX集成了三種不同的VCSEL模具,分別用于接近傳感器和FaceID模塊,并使VCSEL市場在2017年出現(xiàn)爆炸式增長,推動整體收入達(dá)到3.3億美元左右。
iPhoneX的良好銷量已經(jīng)引發(fā)了其他智能手機(jī)品牌對這一3D傳感功能的興趣。在蘋果旗艦產(chǎn)品發(fā)布不到一年的時間里,其競爭對手如今也在追隨同樣的趨勢,開始整合3D傳感技術(shù)。小米和Oppo是最快的,小米Mi8和OppoFindX型號于2018年第二季度推出。華為(Huawei)、Vivo和三星(Samsung)等其他領(lǐng)先的智能手機(jī)廠商預(yù)計也將在2019年前將VCSELs整合到旗艦機(jī)型中。
在此背景下,2017年開始的VCSEL需求激增將持續(xù)5年,潛在的商業(yè)機(jī)會將增加10倍以上。在此期間,該技術(shù)還可能在汽車激光雷達(dá)或氣體傳感器等其他大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域找到新的增長動力。
總而言之,3D感應(yīng)是消費(fèi)行業(yè)的革命性應(yīng)用,采用非接觸式用戶界面,用于生物測量,頭像,animojis或社交媒體。由于在智能手機(jī)的成功推出,今年是將3D感應(yīng)增長的頂點。預(yù)計到2023年滲透率將達(dá)到55%;到2023年,3D成像和傳感設(shè)備產(chǎn)生的收入將達(dá)到185億美元。這種影響將通過消費(fèi)產(chǎn)品傳播到高端市場,幫助實現(xiàn)人工智能,增強(qiáng)現(xiàn)實和機(jī)器人等關(guān)鍵的大趨勢。
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