艾普柯，光电传感、ToF技术产品成果展示

采访背景：艾普柯微电子（上海）有限公司（以下简称：艾普柯）是一家专注于为各类应用市场提供光电传感器解决方案的高新技术企业。艾普柯保持着对消费电子市场敏锐的嗅觉，从最初为智能手机和平板电脑提供环境光和距离传感器，到开发出可穿戴设备应用的心率传感器，及推出光电传感器的创新商务模式——半定制。而近几年，面向火热的3D人脸识别应用，艾普柯新增了ToF传感器及解决方案。随着公司产品线的日益丰富，核心竞争力也越来越强，已发展成为中国大陆排名第一的光电传感器公司。麦姆斯咨询作为艾普柯的老朋友，见证了艾普柯的成长，并于近期特地采访了艾普柯首席执行官李碧洲先生。

艾普柯首席执行官李碧洲

麦姆斯咨询：首先，请您介绍下艾普柯的发展历程及主要产品吧！

李碧洲：艾普柯成立于2011年，2013年首次获得联发科（MTK）平台认证，并随后获得展讯和高通平台认证。2013年底，艾普柯获得奋达科技等公司的战略投资后，公司踏上了高速发展之路。艾普柯提供的光电传感器包括环境光传感器（ALS）、距离传感器（PS）、心率传感器（HRS）、飞行时间（ToF）传感器等，并为客户提供从产品定义、器件设计、晶圆加工、封装和测试、光学结构设计到算法实现等的一站式服务。

艾普柯主要产品及应用

艾普柯提供的光电传感器（ALS、PS、HRS）外观

麦姆斯咨询：艾普柯从何时开始研发ToF传感器？当时决定研发ToF传感器的初衷是什么呢？同时又面临着哪些困难或挑战？

李碧洲：艾普柯从2015年开始研发阵列式ToF传感器，当时两方面的原因让我们产生了这个念头：一方面是公司本身就立足光电传感芯片技术，研发ToF传感器有一定的技术传承性；另一方面就是看好ToF传感器市场的发展前景。

艾普柯很早就对单光子雪崩二极管（SPAD）形式的单点ToF技术进行了预研。2015年联想（Lenovo）推出了Tango系列AR手机，PMD为其提供ToF传感器，艾普柯为其提供定制版的距离传感器。在与联想的合作中，我们看到了阵列式ToF传感器的巨大市场潜力，果断放弃了已经研究一段时间的单点SPAD技术路线，转向“CCD+CMOS”的阵列式ToF技术方案。

目前，国际大厂和初创公司都开始看好ToF传感器产品线，并竞相进入ToF技术领域。这说明ToF传感器市场前景非常光明，但同时也加速了同行产品的升级速度。激烈的市场竞争对我们来说，既是机遇，也是挑战！我们需要迅速拿出满足市场需求且令人欣喜的产品。按照艾普柯以往的成功经验，我们一定要认清自己的优劣势，不与国际大厂拼资金和规模，把重点放在与产业链上下游合作实现技术创新方面。针对当前智能手机市场出现的3D视觉机遇，艾普柯瞄准了ToF传感器芯片小型化作为主攻方向。

麦姆斯咨询：ToF传感器芯片小型化是艾普柯ToF解决方向之一，能详细谈谈贵司如何实现芯片小型化？主要难点在哪？目前量产的芯片尺寸是多少？

李碧洲：不同波段（波长）的光穿透半导体材料的深度不一样。对于图像传感器来讲，可见光波长穿透硅材料的深度通常在1um左右。但是，对于ToF传感器，红外光（IR）的穿透硅材料的深度可达10~50um，需要施加能够感应出10~50um深势阱的电压。因此可以看到一些ToF产品需要高压、负压等设计，这带来的结果就是芯片需要很复杂的片外供电系统。另外，由于红外光的穿透深度有10~50um，相邻像素（pixel）会有光生信号的串扰问题。因此ToF芯片的像素尺寸通常比较大，如20um、25um等。另外，ToF芯片的像素又叫解调器，可以看到美国专利局上一些ToF芯片相关专利，直接命名就是“解调器”。其意思为：它是一个解调光生电荷的像素，这是与传统CMOS图像传感器最大的不同。因此，要能够更好地解调出I/Q两路信号，或者说0度、90度、180度、270度信号，就需要大的像素尺寸，即像素尺寸无法减小。最终，以上三点决定了ToF芯片拥有庞大而复杂的片外供电系统，以及大像素尺寸造成的大芯片尺寸。

艾普柯ToF传感器芯片小型化的成果展示

但是，艾普柯的ToF芯片通过电路设计（采用片内电路）实现了高压、负压等片外供电系统的效果。另外，艾普柯通过优化像素及像素之间的间隔、改进芯片制造工艺、优化势阱和光生信号的信号流通路，来实现像素尺寸的小型化，进而实现芯片尺寸的小型化。可以说，实现ToF传感器的小型化是电路和工艺设计人员、晶圆代工厂、封装厂和模组厂共同努力的结果！

艾普柯采用“CCD+CMOS”技术方案，使得ToF芯片具有更高集成度

因此，正是由于艾普柯多年来在光电传感器领域的经验积累，才具备了实现ToF传感器小型化的能力。艾普柯的芯片设计和工艺，是在CMOS工艺基础上实现了高灵敏度的CCD像素，然后通过上万次的积分得到精确的深度（距离）信息。CCD像素位于晶圆表面，在普通CMOS工艺过程中实现。ToF传感器采用普通电压芯片即可，不需要高压或复杂、高成本的雪崩光电二极管。