苹果索尼押注的3D传感，国内公司凭什么拿下稀缺工艺？

为什么苹果在iPad Pro上装了一颗激光雷达扫描仪，索尼紧接着宣布量产车载dToF传感器，而一家中国创业公司却拿到了小米、OPPO、美团的投资？

答案藏在一项被反复提及却少有人讲清楚的技术里——dToF。灵明光子联合创始人、董事长兼CEO臧凯在极客公园Rebuild 2022上与张鹏对谈时，把这条技术路线的来龙去脉拆得很细。

从2D到3D，需求推着技术走

最早的3D方案是双目视觉，原理类似人眼。但它是被动光方案，场景一暗就看不太清楚。于是行业开始引入主动光源，结构光应运而生——把条纹、点阵等有结构的光打到场景里，根据光信号的畸变获取景深信息。

再往后，如果主动光源打出的是连续光波，通过接收到的相位差间接识别距离，这就是iToF。臧凯说，iToF其实跟过去的CIS技术一脉相承。

但iToF的问题很快暴露：功耗过大、室外测距距离不够远、场景复杂时误差较大。dToF由此登场。它采用单个脉冲，对时间的精准度卡得很严，接收端需要单光子探测器。臧凯提到，灵明光子在CMOS兼容的情况下做到了单光子探测器的低成本和高性能。

苹果最新手机上的激光雷达用的就是dToF技术，通过脉冲光发射和单光子探测器接收来测距。臧凯认为，dToF在成像精准度、功耗以及更远距离探测上有一定优势。

创业灵感来自诺贝尔化学奖

灵明光子的起点，是一篇诺贝尔化学奖论文。2014年，斯坦福大学的威廉·莫纳教授和另外两名教授因研制出「超高分辨率荧光显微镜」获奖，这项技术能以纳米级别观察细胞和大分子。

但臧凯注意到，这项技术使用的探测器价格非常昂贵。他判断，其本质与单光子探测器是一样的，如果能用CMOS兼容方案像生产CPU一样生产出来，成本肯定会大幅下降。

2014年，他和实验室导师、学长讨论了这个想法。探测器做出来后发表在Nature Communications上，之后又跟斯坦福的老师一起，按照诺贝尔化学奖文章的类似算法，在《Nature》上发了一篇讲述单光子探测器+dToF方案的论文。

文章发表后收到很多厂商和投资人的认可。当时大家讨论较多的是激光雷达，团队看好dToF+单光子探测器会成为激光雷达接收端。原本想的是生物领域，但团队不太好搭建，正好有其他合伙人加入，就开始了dToF的创业之旅。

臧凯还提到一个有意思的循环：以极低成本生产的单光子探测器，反过来又反哺了生物和医药开发。技术提升横跨各个领域，是螺旋上升的形态——从生物到工业，再到消费类，当消费类价格足够便宜时，又回来反哺生物领域。

三条产品线，壁垒在量产

灵明光子目前有三条产品线：

• 3D堆叠大面阵芯片（单光子成像阵列模组），相当于3D摄像的核心芯片，覆盖手机、眼镜等消费级低功耗场景，以及汽车等工业场景的高性能精准成像系列。灵明光子是国内首个推出3D堆叠SPAD面阵的公司。
• 硅光子倍增管，把单光子探测器本身做成产品。早年主要用于医学的紫外光PETS检测，红外增强改良后，现在作为车载激光雷达的接收端，主要客户是激光雷达公司。
• 单点和有限点dToF芯片模组。苹果在iPhone 7 Plus上就开始使用dToF技术，如今已很成熟。灵明光子的量产dToF模组应用在AIRFLY吹风机上，可在离头发较近时自动降温，还应用在扫地机、笔记本等领域，笔记本上主要是自动唤醒功能。

谈到技术壁垒，臧凯认为，3D堆叠背后的工艺和设计的体系架构是安身立命的核心，在此基础上直接集成在芯片中针对应用的算法、实打实将产品做量产，才是核心壁垒。

他举了个例子：从做demo的角度，百里挑一肯定能挑出一个比较好的探测器。但为车载准备的探测器如何做到量产情况下保证质量、可靠性和稳定性，是对工艺更高的考验。随着越来越多dToF公司加入，只有真正拿出符合客户需求的产品，才能把今天的技术壁垒转化为产品上的壁垒。

臧凯判断，大概到2026、2027年，整个手机、眼镜和汽车行业会进入技术拐点开始高速增长，届时商务和生态推广能力与市场占有率是商业护城河的关键。

dToF会取代iToF吗？

臧凯的判断是：短期共存。iToF技术更成熟，dToF作为新生事物存在鸡生蛋蛋生鸡的问题——应用客户需要拿原始数据做机器学习，但目前除iPhone和iPad之外，其他终端很难真正收集到dToF数据，特别是原始数据，这对行业推进有一定阻碍。

从未来发展看，当dToF的像素和iToF处在同一量级时，dToF能在非常多领域取代iToF。但iToF在成本上更占优势，在一些要求不高的场景下依然有一定使用量，未来也会稳定存在。

至于融合方案，臧凯认为目前业界巨头都在主推dToF的方案和算法，dToF和iToF融合是更长期的可能性。

关于行业竞争格局，臧凯拿电动车打了个比方：大家会说电动车达到50%渗透率之前都是成长期，之后是淘汰赛。dToF也一样，未来在手机、眼镜和汽车等领域一定会有一套通识的技术方案，谁能掌握这套方案，谁就可能成为行业top级别的存在。但如同今天的摄像头，安防、科研或相对小众的应用领域，也会有各自的技术公司存在。

面对创业环境，臧凯说半导体是典型的长周期行业，潮起潮落很正常。灵明光子的策略是巅峰时期抛弃泡沫、低谷时期保证活下去，推广客户时不再拘泥于直接合作方，而是找到客户的客户乃至最终客户到底要什么。他把这总结为「深挖墙广积粮」。

回到3D传感本身，臧凯描绘的场景是：室内用手机或眼镜扫描，就能知道所有布置，智能设备可以巡游房间、游玩虚拟游戏或直接开虚拟会议；室外，今天的地图都是2D的，未来很可能是3D的，坐在车里与世界的感知通过dToF激光雷达收集外部真实世界的数字孪生影像。那时所生活的数字世界，是介于现实和虚拟之间、通过眼镜、手机和智能化汽车与外界感知实现的融合状态。

苹果公开的产品信息显示，未来肯定会使用dToF技术进行室内外场景建模，只是现在生态系统和软件都处于早期阶段。因此优先基于当前已成熟的需求，为拍照实现更多功能，比如多点对焦、剧场模式等。臧凯认为，基于内容引出的需求一定会让dToF技术在VR、AR领域迈出更大一步。