LiDAR Scanner trên iPad Pro là minh chứng cho bước nhảy vọt công nghệ của Sony

Cuối cùng chúng ta đã có một bài viết làm rõ hơn về cảm biến 3D ToF mà Sony bán cho Apple, xuất hiện trên LiDAR Scanner của iPad Pro và sắp tới là iPhone.

LiDAR Scanner sử dụng cảm biến 3D ToF giống flagship Android.

Công nghệ LiDAR trên iPad Pro là gì?;

Hai nhà phân tích ngành công nghiệp đến từ Yole Développement và System Plus Consulting vừa có một bài viết chia sẻ kỹ hơn về LiDAR Scanner của iPad Pro. VnReview.vn xin lược dịch cho bạn đọc.

Với nhan đề: "Thông qua con chip LiDAR trên Apple iPad, Sony vừa đặt chân lên mặt trăng mà chúng ta không hề hay biết", họ ví von đây là bước nhảy vọt về công nghệ giống như khoảnh khắc con người đặt chân lên mặt trăng. Con chip mà Apple đặt mua riêng từ Sony có bước tiến về kỹ thuật chế tạo, vượt trội hơn loại đang dùng trên Android.

LiDAR Scanner cũng dùng cảm biến ToF của Sony giống các điện thoại Android, nhưng ẩn sau nó là một câu chuyện hoàn toàn khác

Điều bất ngờ đến từ cảm biến Sony trong LiDAR Scanner

Các phân tích trước đây về cảm biến ToF trên flagship của Huawei và Samsung đã chỉ ra chúng đều do Sony cung cấp. Đến trường hợp của iPad Pro, Sony cũng là cái tên được xác định đứng sau cảm biến ToF này. Tuy nhiên, bên ngoài thì trông chúng có thông số khá giống nhau với cùng 0.03MP, điểm ảnh 10 micron, nhưng nhóm phân tích đã khám phá ra một câu chuyện hoàn toàn mới về Sony.

Trước mặt họ là mẫu cảm biến CMOS dành cho thị trường tiêu dùng đầu tiên sử dụng kết nối in-pixel, phân loại SPAD, nhưng lại do Sony sản xuất. Trước đây, người ta vốn nghĩ rằng công ty giành chiến thắng trong cuộc đua về chip cảm nhận ba chiều thế hệ mới sẽ là ST Microelectronics. Khoảnh khắc tỏa sáng của họ là vào năm 2017 khi hệ thống TrueDepth của iPhone X chọn sản phẩm đến từ công ty châu Âu.

ST Microelectronics dẫn đầu về công nghệ SPAD nhưng Sony đã cho thấy họ là một mối đe dọa thực sự (ảnh: Yole Développement)

Trong lộ trình của các nhà sản xuất linh kiện, loại SPAD hay direct ToF (sau đây viết tắt là 'dToF') là công nghệ hướng tới. ST Microeletronics được đánh giá dẫn đầu ở lĩnh vực này, đã giao hàng triệu máy dò SPAD như vậy. Đó là cho đến khi Sony nhảy vào cuộc chơi với bề dày công nghệ nổi tiếng toàn thế giới. Chỉ trong ba năm, các kỹ sư tại Sony đã đạt được nhiều điều mà người ta từng nghĩ rằng bất khả thi.

Sản phẩm này [con chip LiDAR] là bằng chứng cho thấy dù là kẻ đi sau về cảm biến 3D, Sony lại mang tới đời thực một công cụ hiệu quả trong dài hạn không chỉ với các mặt hàng tiêu dùng, mà còn cả các ngành như robot công nghiệp, ô tô... Ngắn gọn là bất cứ nơi đâu cần đến cảm biến nhận diện môi trường. 

Sony đã trở thành nhà cung cấp cảm biến ToF cho nhiều hãng Android, trước khi giành được đơn hàng Apple (ảnh: Yole Développement)

Bước nhảy vọt thúc đẩy cả thị trường tiến lên

Sony tiến vào lĩnh vực mới khi họ mua lại công ty Bỉ Softkinetic năm 2015. Đến năm ngoái, họ đổi tên đơn vị bán dẫn thành "Imaging & Sensing", phần "sensing" trong tên gọi là muốn ám chỉ tới các cảm biến trong lĩnh vực tầm nhìn máy móc công nghiệp, vốn được xem là thị trường ngách cao cấp, nơi mà có những cảm biến giá có thể lên tới cả ngàn USD.

Có hai bước tiến lớn đối với Sony kể từ sau khi mua lại Softkinetic. Đầu tiên là giành được hợp đồng cung ứng cảm biến iToF (indirect ToF) cho Huawei và Samsung, giá trị đơn hàng ước tính khoảng 300 triệu USD năm 2019. Thứ hai là giành được hợp đồng với Apple, thiết kế thành công cảm biến dToF cho iPad Pro và sớm hay muộn cũng sẽ có trên iPhone.

Cùng là công nghệ cảm biến ToF, nhưng loại Apple mua là dToF với kỹ thuật xếp chồng 3D, một nhánh rẽ mới so với iToF trên các điện thoại Android (ảnh: Yole Développement)

Theo tính toán, các đơn hàng cảm biến 3D ToF này sẽ giúp tạo ra doanh thu vượt quá 1 tỷ USD ngay trong năm 2020. Cộng với sự bùng nổ của thiết kế camera đa ống kính, mảng kinh doanh bán dẫn của Sony sẽ đạt trên 10 tỷ USD doanh thu. Đây là sự thành công của quá trình chuyển đổi từ chỉ bán cảm biến hình ảnh thông thường, sang cảm biến cảm nhận môi trường.

Hơn nữa, với bước tiến về kỹ thuật chế tạo mà họ vừa đạt được, vị thế thống trị ở thị trường cảm biến CMOS lại càng thêm vững chắc. Bên cạnh đó, việc Apple hợp tác với Sony chắc chắn cũng mở ra cơ hội cho ST Microelectronics tiến lên phía trước. Áp lực cạnh tranh sẽ kích hoạt "chế độ sinh tồn" và giúp công ty hoàn thành nhiệm vụ mà trước đây họ chưa thể.

Khi nhu cầu bùng nổ, ST Microelectronics sẽ nỗ lực cạnh tranh với Sony, thúc đẩy sự tiến bộ công nghệ (ảnh: Apple)

Bởi phát triển một công nghệ cảm biến mới đòi hỏi cực kỳ nhiều vốn đầu tư, có thể ban đầu ST Microelectronics chưa sẵn sàng chi đến như vậy. Bây giờ thì họ đã có lý do để làm điều đó. Giành quyền kiểm soát thị trường không phải chỉ là dẫn đầu về công nghệ, đó cũng là cuộc chơi về vốn mà kẻ thắng cuối cùng thường là kẻ sẵn sàng "đốt" nhiều tiền hơn.

Mang ý nghĩa lớn về công nghệ

Vậy cuối cùng, module LiDAR trên iPad Pro ẩn chứa bí mật gì mà lại được ví von như bước nhảy đầu tiên trên mặt trăng của loài người?

Module quang học này rất phức tạp, gồm cảm biến, máy phát VCSEL và driver điều khiển VCSEL. Cảm biến dToF của Sony có độ phân giải 0.03MP tức 30.000 điểm ảnh, kích thước mỗi điểm ảnh là 10 micron, mảng SPAD. Kết nối in-pixel được thực hiện giữa cảm biến CMOS và mạch logic nhờ vào công nghệ liên kết lai Direct Bonding Interconnect.

Bốn thành phần chính tạp nên LiDAR Scanner (ảnh: System Plus Consulting)

Như đã nói ở phần đầu bài viết, đây là lần đầu tiên Sony sử dụng công nghệ xếp chồng 3D cho loại cảm biến ToF. Các rãnh được cắt sâu và lấp đầy bởi kim loại, hoàn toàn tách biệt các điểm ảnh với nhau. Bên cạnh đó, hệ thống máy phát VCSEL do hãng Lumentum cung cấp, đúng như nhiều dự đoán trước đó.

Một vi mạch điều khiển đến từ Texas Instruments tạo ra xung và điều hướng laser từ bộ phát VCSEL thành hình dáng và cường độ năng lượng mong muốn. Sau đó, một thành phần quang học nhiễu xạ (DOE) nằm trên cùng bộ phát VCSEL, tạo thành mẫu hình chấm cần quét. Đó chính là những thành phần cơ bản cũng như cơ chế của LiDAR Scanner.

Đây là cảm biến ToF trên sản phẩm tiêu dùng đầu tiên áp dụng công nghệ chế tạo xếp chồng 3D (ảnh: System Plus Consulting)

Ambitious Man theo I-micronews