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（H RS ）、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（ pi xel）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。
