從iPad Pro 看ToF 成長潛力

一、iPad Pro LiDAR (雷達掃描儀) 完善了 AR 平臺

(一)直接式 ToF 和間接式 ToF 概述

ToF (Time of Flight,飛行時間)模組可以根據物體發出的光反彈時的時間差 或相位差來計算距離,並識別物體的三維、空間信息等。蘋果於新款iPad Pro上採 用直接ToF方法,該方法計算模組發出的脈衝波的時間差。直接ToF法能夠以較窄 的視場測量更長的距離,但是模塊設計更復雜。我們認為蘋果公司採用了直接ToF 方法,因為它能夠測量更遠的距離,從而適用於更多潛在的AR應用。另一方面, 間接ToF方法測量的是物體反射的連續波的相移。儘管測量距離較直接式短,但間 接ToF方法更易於設計。由於目前少有用於長距離測量的應用,因此間接方法被目 前的安卓智能手機廣泛採用。

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(二)Android 自 2018 年以來開始使用 ToF,然使用功能有限

自2018年以來,ToF已搭載於智能手機中,主要被華為、三星、Vivo和OPPO 採用:對於前置,該功能類似於iPhone的Face ID(用於解鎖或移動支付);對於後 置,ToF相機現在主要用於通過感應深度來輔助拍照,以提供更好的自動聚焦和模 糊效果。此外, Apple的增強現實(AR)功能目前也只集中在三種應用上:(1) 效率: 例如預見傢俱產品擺放家中效果的 “IKEAPlace” 應用程序; (2) 玩樂: 類似於 “Pokémon Go” 遊戲的 “My Very Hungry Caterpillar” 應用程序,讓現實世界中兒 童與兒童故事角色進行互動; (3) 學習: 例如顯示詳細的3D渲染人體解剖的 “完整 解剖 (CompleteAnatomy)” 應用程序。

展望未來,我們認為ToF將是在智能手機上實現增強現實(AR)的一種重要的 感知方式,用於3D建模,遊戲,在線購買的物品等應用。

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(三)蘋果通過推出 iPad Pro 增強了 AR 平臺

蘋果於2017年6月首次發佈了其AR平臺(擴增實境),提出了適用於iPhone和 iPad的工具套件(ARKit),該工具套件可幫助應用開發者在iOS平臺上創建AR apps。時至今日,iOS應用商店中已出現許多AR應用程序。在硬件方面,新的iPad Pro於今年3月18日推出,是蘋果公司第一款配備ToF的LiDAR掃描儀(雷達掃描儀) 的設備,該設備可測量距周圍物體長達5米的距離,在室內和室外均可實現,可從 光子層面進行探測,並能以納秒速度運行。雷達掃描儀使用ToF技術計算到物體的 距離並創建3D深度圖。

從技術角度來看,根據Apple的新聞稿,最新版本的iPadOS結合LiDAR掃描儀 測得的深度點以及來自攝像頭和傳感器的數據,以提供AR體驗。我們認為蘋果選 擇iPad Pro作為第一款ToF設備,是為了使開發人員有時間來提出更多元的應用程 序和軟件,以便他們可以在2H20的新款iPhone推出之前強化其生態系統。

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(四)蘋果擴大與谷歌在 AR 的差距

ARCore是谷歌的AR工具集,它可以使智能手機感知其環境並進行交互。谷歌 在過去曾推行Tango項目,該項目通過專用的攝像頭和傳感器在智能手機上顯示 AR。然而谷歌於2018終止Tango並轉換為ARCore,該工具集使開發人員無需特定 硬件即可將AR應用程序帶入現有的Android手機,然而另一方面,缺乏專用的硬件 支持也限制了AR體驗的多元性和精細程度。

換言之,蘋果決定在ARKit首次亮相多年後才推出AR硬件的決定是具有深遠意 義的。與谷歌相比,Apple的策略是等待開發者有幾年時間來學習如何創建AR應用 程序之後再將第一部搭載具有AR專用設備(雷達掃描儀)的硬件設備推出。此外,第 一部硬件的推出於銷量較小的iPad Pro,此舉可幫助潛在用戶更好地瞭解雷達掃描 儀的功能,併為開發人員在將功能引入iPhone之前提供時間來創建新應用。

二、2020-21 年迎來 ToF 加速滲透

(一)LiDAR 雷達掃描儀為蘋果更廣闊的 AR 生態系統奠定了基礎

如前所述,ARkit和iPad Pro雷達掃描儀的推出表明AR將是蘋果確定性較高的發 展方向,未來有望導入更多的蘋果產品,用以強化其生態系統。因此,在iPad Pro的 推出之後,我們重申今年下半年將有2款iPhone 12 Pro機型可望搭載後置ToF的觀點 (請參考:海外電子行業月報:2020年3月: 市場等待需求信號持穩),以用於提供AR的 用戶體驗。展望2021年,對於蘋果來說,增強其AR生態系統為一確定性高的發展方 向,我們預計2021年的iPad Pro機型以及21年下半年的iPhone機型都延續配備ToF 雷達掃描儀的規格。此外,根據2019/09/28蘋果產品營銷副總裁Greg Joswiak在Daily Express的訪問:蘋果未來將更多的產品將搭載FaceID, 同時根據今年3月26日蘋果 成功申請Macbook搭載Face ID的專利(編號US Patent No.20200097747) 推測 MacBook機款也可望搭載成本較結構光低的ToF。預期合計將推升蘋果裝置的ToF於 2020年和2021年分別來到4300萬和1. 4億部。考慮到Android陣營目前品牌旗艦機 多數搭載ToF (表2), 並且在蘋果生態系的建立影響下大概率將積極跟進,同時參考 Isaiah Research的預估,預期將帶動整體ToF市場於2020年和2021年分別來到1.6 億和3.4億部。

除了當前市面上的現有終端裝置外,據蘋果的專利顯示,蘋果的AR眼鏡大概率 處於開發階段。儘管其主要功能和ToF的搭載方式不得而知,但是AR的生態系建構 可望帶來更多元的終端設備發展,後續可以關注AR在穿戴裝置的應用。

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(二)ToF 供應鏈

儘管就單位價值量而言,ToF與多鏡頭攝像頭模塊相比有一段差距,但我們認為 強勁的滲透前景將為主要供應商帶來有意義的貢獻。考慮到Apple ToF的設計較為復 雜,根據Isaiah Research的預測,安卓的ToF模組單價為USD10-13,然蘋果為較高 階的direct ToF模組,預計模組單價將高出安卓30%(USD15)。考慮到直接式ToF 更復雜的應用和更多硬件的集成,我們預計隨著模組設計轉向直接式ToF,產業價值 含量將會增加。從供應鏈的角度來看,我們認為VCSEL、相機鏡頭和模組是關鍵的 受益者:

(1)VCSEL: 我們估計深度感測的功能將需要大功率VCSEL(可能高達1.5w), 因此需要更大的晶圓尺寸,並且iPad Pro和iPhone的設計應該相似,因為它們的感 測距離應為相似。

(2) 鏡頭: 雖然ToF只需要3P鏡頭組,但我們注意到採用直接ToF將需要兩個鏡 頭組同時用於發射端 (Tx)及接收端 (Rx),總共等於一組6P鏡頭組的價值含量。由於 玉晶光(3406 TT) 的收入規模較小, 預期較同為蘋果供應商的大立光 (3008 TT 買 入) 受益程度更高。此外,AndroidToF主要是採用間接式ToF, 因此對鏡頭製造商的 助益有限。

(3) 模組: 由於供應商數量有限,LG Innotek (011070 KS) 可能會在2021年看 到來自Apple ToF模塊的21億美元收入(相對於彭博一致性預期的2021年總收入81 億美元),系基於前述提及的1.4億部和平均售價USD15。另外, 舜宇光學科技 (02382 HK,買入)、丘鈦科技 (01478 HK,持有) 和歐菲光 (002456 CH) 是安卓 ToF模組的主要受益者。

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