SWIR光学传感苹果先攻 锗矽制程传感器具成本竞争力

苹果(Apple)AirPods 3系列的光学式入耳侦测已经升级为皮肤传感器，主要透过4颗、两种波段的短波红外线(SWIR)LED，搭配2颗砷化镓铟(InGaAs)光电二极管作为收光传感器，由日月光投控旗下环旭电子进行模块封装，打响SWIR传感技术名号。

不过，化合物半导体制程的砷化镓铟传感器，采用磷化铟(InP)作为基板，昂贵成本成为挑战，苹果也采用自行开发的主控IC，包括演算法在内的软硬件整合能力，成为苹果胜出强项。

展望2022年，业界预期手机、真无线蓝牙耳机(TWS)或是穿戴装置等终端消费电子销售成长幅度不大，估计持平，但是SWIR传感器的渗透率，却有机会从苹果阵营扩散到非苹阵营，业界看好甚至2022~2023年就会有非苹阵营推出搭载SWIR传感技术的穿戴装置相关产品。

业者预期，包括苹果、意法半导体(STM)、Sony等龙头外，近年来积极崛起的Artilux，在制造夥伴台积电引头、雷射发光源芯片Lumentum共同合作下，采用Artilux CMOS锗矽(GeSi)制程的收光传感器搭配自行设计的主控IC，将以平台方式推广入非苹阵营TWS、穿戴装置应用，应用功能更不仅是入耳侦测，将更进一步拥抱「数码健康量测」领域。

随着TWS和智能手表的普及，穿戴装置设计有望迎来更多的新型功能，未来亦将具有更多内置的「非侵入性生物传感」功能。SWIR传感具有多种光学特性，包括多样化的生物识别检测、材料识别、提高眼睛安全性、减低来自太阳光和环境杂讯的干扰等，因此，可在市场上穿戴装置的差异化中发挥关键作用。

SWIR波长约在1,050~2,500nm区间，目前包括如苹果等大厂的进度来看，後续波长范围约在850~1,550nm的发光、收光传感解决方案，接受度都将持续提升。应用功能包括心率、血氧测量、听力和睡眠辅助、血脂、甚至血液酒精和葡萄糖水平监测等，「超广谱光学传感和成像生态系」可望逐步成形。

Artilux推出首款配备NIR与SWIR超广谱红外光的传感平台，可同时搭载VCSEL、LED及基於CMOS制程和GeSi技术收光传感器，在发光源部分，更携手苹果主力雷射芯片供应商Lumentum合作。业界人士也透露，在高端光学传感器领域，台积电、豪威(OVT)、苹果、意法、甚至Sony体系，互相竞合关系仍存在。

业者指出，TWS的「皮肤侦测」功能，需要SWIR传感器以执行更准确的入耳侦测，藉由稳定波长、低功耗、省电、低成本、小尺寸和高灵敏度，提供顺畅连接音讯的沉浸式聆听体验。

由於苹果本身在光学主控IC、演算法等软硬件整合能力的强大，打造出AirPods雄霸TWS市场的广大版图，业界也正在找寻更有成本竞争力的解决方案，使得SWIR光学传感平台能够更为普及。

SWIR光学传感平台除化合物半导体外，也可采用整合GeSi技术及CMOS制程，将类比前端(AFE)和数码功能整合至单一芯片，并透过如Lumentum等雷射发光芯片业者，在高性能VCSEL包括主流的940nm，长波长1,380nm技术，共同打造具有性价比的高广谱光学传感解决方案，可用模块方式推广。

责任编辑：朱原弘