agencia de investigación de mercado Yole Développement y sus socios se unieron recientemente System Plus Consulting, desmantelar el interior del módulo de iPhone de Apple X TrueDepth, "EE Times" honor visitar vistas Yole de su razonamiento en este módulo infrarrojo cercano (NIR) el sensor de imagen utilizado en una obleas de silicio (SOI) sobre aislante, y, por el SOI STMicroelectronics (STMicroelectronics; ST) desarrolló este sensor NIR juega un papel clave en la sensibilidad, que puede cumplir con los estrictos requisitos de Apple .
Pierre Cambou, analista de Yole Développement Imaging and Sensor Business, dijo que los sensores de imagen NIR basados en SOI son un "hito muy interesante en la evolución de SOI".
Grenoble, Francia (Grenoble), cerca de la llamada 'Valle de vídeo' (Imaging Valley) son utilizados por muchas empresas desarrolladas obleas SOI Soitec, una primera (BSI) con iluminación posterior del sensor de imagen. Mientras tanto, según Cambou ,, La investigación SOI para sensores NIR se remonta a 2005.
Sin embargo Cambou señaló, el Apple mediante sensor de imagen ST NIR es un símbolo del sensor de imagen SOI inicio de la producción en masa. "Dado que el tamaño físico de la luz, las características de la superficie del sensor de imagen es muy amplia. Por lo tanto, los proveedores de sustrato como Soitec Este es un mercado bastante bueno ".
Mientras tanto, el presidente Yole y director ejecutivo Jean-Christophe Eloy dijeron "EE Times", en el diseño de TrueDepth, 'Apple utiliza lo mejor de ambos mundos una buena idea - combinar las ventajas de ambos los productos ST y AMS Apple utiliza avanzada NIR del ST sensores de imagen, AMS y el sensor de matriz de puntos. Eloy señalaron, AMS 'muy bueno en módulos ópticos complejos'. principios de este año, AMS adquiridos con el tiempo de la pila tecnología de vuelo (ToF) conocido por Heptagon.
Descifrado TrueDepth ¿Cómo funciona?
Apple integró el sistema de cámara TrueSense llamado TrueDepth en el frente del iPhone X para reconocer la cara del usuario y desbloquear el teléfono. Como Yole explicó anteriormente, para combinar esto con el sensor de rango ToF y la arquitectura infrarroja Cámara de luz, para que pueda usar iluminación uniforme de "inundación" o "patrón de puntos".
El principio de funcionamiento del sistema de cámara 3D es muy diferente del de un sensor de imagen CMOS típico que toma una foto. En primer lugar, el iPhone X combina una cámara infrarroja con un elemento panorámico para proyectar una luz infrarroja uniforme delante del teléfono. Algoritmo de reconocimiento facial de disparo.
Sin embargo, esta característica de reconocimiento de rostros no funciona de forma continua, y una cámara de infrarrojos conectada al sensor de rango de ToF indica que la cámara toma una fotografía cuando detecta una cara, iPhone X luego activa su proyector de matriz de puntos y luego Las imágenes genéricas y las imágenes de mapa de bits se envían a una unidad de procesamiento de aplicaciones (APU) para capacitación en redes neuronales para identificar a los usuarios de teléfonos móviles y desbloquear el teléfono.
Cambou señala que la imagen 3D no ha comenzado en este momento, y la información 3D está contenida en una imagen de mapa de bits. Otra APU puede usar otro algoritmo para calcular mapas de profundidad para aplicaciones 3D, agregó. El iPhone X aprovecha la potencia del chip A11 debido a su enfoque de luz estructurado intensivo desde el punto de vista computacional, y el uso de redes neuronales es la clave de este diseño ".
Cinco submódulos
De acuerdo con un análisis de desmontaje de Yole y System Plus Consulting, se encontró una 'combinación compleja de cinco submódulos' en TrueDepth Optical Hub de Apple: cámaras NIR, sensores de rango ToF + sensores de inundación IR, cámaras RGB, Proyectores de matriz de puntos y sensores de luz de color / ambiente.
Como se muestra a continuación, las cámaras IR, las cámaras RGB y los proyectores de matriz de puntos están alineados.
Sensor de imagen NIR
El sensor NIR de ST se puede encontrar en el núcleo TrueDepth del Apple iPhone X. Yole y System Plus Consulting encontraron en el sensor NIR de ST que SOI se usó en la parte superior del aislamiento de zanjas profundas (DTI) .
El concepto de tecnología DTI es bien conocido. En general, el problema con las cámaras actuales que requieren una alta resolución de los sentidos es que los píxeles están confinados en el mismo espacio, causando ruido, cambio de color o pixelación entre sensores adyacentes a medida que se toma la fotografía La tecnología DTI se usa para evitar fugas entre los fotodiodos, y se dice que Apple graba la trinchera real entre ellos y luego llena la zanja con un material aislante para bloquear la corriente.
Entonces, ¿por qué Apple usa sensores de imagen NIR basados en obleas SOI en la parte superior del DTI?
Desde un punto de vista óptico, Cambou explica que las obleas SOI son útiles porque la capa aislante funciona como un espejo, señalando: "La luz infrarroja puede penetrar más profundamente y reflejarse de nuevo en la capa activa".
Cambou señala que, desde el punto de vista eléctrico, SOI aumenta drásticamente la sensibilidad NIR porque reduce efectivamente las fugas de nivel de píxeles y la sensibilidad mejorada proporciona un buen contraste de imagen.
Cambou explica que este contraste es extremadamente importante porque "la operación de la luz estructurada es susceptible a la luz solar".
Por supuesto, el objetivo general de un sensor CMOS o NIR sería ver más luz para obtener una mejor imagen ". Sin embargo, Cambou también señaló que cuando un usuario intenta desbloquear el iPhone X a plena luz del sol, La luz será un problema.
Cambou dijo: "el problema es que el contraste entre el punto de proyección de luz ambiental y los rayos NIR del sol o de cualquier otra fuente del sol, pero por lo general el mayor problema 'Por lo tanto, Apple utiliza obleas de SOI para mejorar el contraste es NIR. Importante.
Entonces, el sensor ST NIR ya sea para usar FD-SOI o SOI Wave? Cambou dijo que la compañía aún no puede juzgar.
En cuanto al sensor NIR, ¿ahora es cierto que Apple usa un NIR a 850 nm o 940 nm? Cambou afirma: "No podemos determinar cuál". Sin embargo, especula, "Apple es más probable que use 850nm al igual que cualquier otro proveedor, por ejemplo". Intel (Intel) de REALSENSE, Facebook, HTC, etc. Sin embargo, ST para desarrollar 940nm diodo único fotón de avalancha (SPAD) telémetro proximidad famosa, por lo que puede que desee cambiar a la selección de longitud de onda en el futuro ".
Cuando se le preguntó lo que sorprendió al descubrir que en el desmantelamiento, Cambou propuso el tamaño del chip sensor de imagen NIR ST - que es aproximadamente del tamaño de 25mm2, pero debido a la gran pixel 2.8μm, por tanto, sólo 1,4 millones de píxeles Cambou señaló: 'Sin embargo, en esta categoría, y por lo general 3.0μm a 5? M en comparación con productos de la competencia, se considerará que el pixel 'pequeño'.'
El comienzo de una nueva era
La proyección de imagen X iPhone Yole 3D posiciona como el comienzo de una nueva era.
Cambou también cree que, Apple está construyendo un futuro para el sensor NIR. Señaló, Apple ha adquirido recientemente una cantidad de Acer Tecnología (InVisage Technologies), 'Creo que Apple tiene la intención de hacer InVisage proporcionar la función de sensor de NIR, pero también puede haber varios Manera de explicar la adquisición.
Cambou pensar, InVisage puede no coincidir con los productos ST en términos de rendimiento, pero puede proporcionar una solución para la miniaturización mencionó: 'Por lo tanto, la tecnología Face ID a otros productos decorativos, tales como la realidad aumentada auricular (AR) Tipo de dispositivo
Impacto comercial
Por un lado, Apple iPhone X está creando tremendas oportunidades de negocios para obleas SOI como Soitec, y lo que es más importante, marca un regreso significativo para ST, ya que Cambou cree que ST formará parte del emergente mercado de cámaras ToF.
Por supuesto, el negocio de los semiconductores a menudo se ve afectado por los efectos cíclicos de períodos breves de auge y caída, pero según Cambou, ST ha "hecho una transición muy sutil" a pesar de una caída del negocio después de que Nokia perdiera en el mercado de teléfonos.
ST ha creado muchos tipos diferentes de aplicaciones de sensores de imagen: pasando de los sensores de imagen CMOS a los futuros sensores NIR y SPAD mientras aprovecha los activos de la compañía y la tecnología subyacente desarrollada internamente.