中科融合：高精度MEMS微振镜芯片——感知真实3D 世界的眼睛

3D视觉是机器视觉的重点发展方向，其市场空间广阔、潜力巨大。根据高工智能机器人产业研究院数据，2023 年 2D 视觉市场规模约为 220 亿元，3D 视觉市场约为 30亿元。至2025年，我国机器视觉市场规模将有望超过 380 亿元，其中3D 视觉市场规模将超过 100 亿元

Gartner发布的2019年新兴技术成熟度曲线中，3D传感技术有望在近期进入成熟期。三维扫描成像技术被广泛用来作为XR/元宇宙、数智孪生、虚拟人等应用的数据获取的入口，可以用来对物体、人物等进行高精度的扫描建模，获得的点云被进行智能处理，并且被虚拟化。

5月12日，第十三届“松山湖中国IC创新高峰论坛”在广东东莞松山湖凯酒店举行，本届论坛以“面向AR/VR/XR 与元宇宙的创新 IC 新品推介”为主题，通过组织本土芯片设计企业和终端应用厂商开展深度的需求对接，打造国内具影响力的中国创新集成电路新品集中推广和发布平台，对提升国内集成电路设计水平、推动促进国内芯片-整机联动发展具有积极意义。

中科融合感知智能研究院（苏州工业园区）有限公司联合创始人、CTO刘欣

“相较目前主流的三维成像技术，条纹结构光可以达到最高水平的成像精度和分辨率。” 中科融合联合创始人、CTO刘欣在会上表示，公司自研的MEMS激光微振镜投射芯片是实现条纹结构光的条纹投影的核心部件，进入这个赛道最主要的原因，是越来越深刻认识到3D视觉是机器视觉重点发展方向之一。

作为精密光学指向性控制芯片，中科融合的MEMS芯片拥有的技术优势包括：

1）体积小，低功耗：基于电磁驱动的MEMS芯片设计（MEMS芯片功耗<100mW）；

2）光路简单，FoV可调范围大：无需复杂透镜组，FoV可调范围为0到~100°；

3）抗干扰强：光机使用边发射激光作为光源，频带宽度窄（考虑温漂以后~10nm），相比起LED光源，可使用带宽更窄的滤光片，提升对环境光的抗干扰性。

据介绍，中科融合基于自研MEMS微振镜投射芯片的激光投射模组，采用高精密驱动控制实现低温漂和高角度重复精度，支持可见光、红外波段等激光光源，为客户提供高精度、高对比度、抗干扰能力强的激光投射模组。

公司目标市场包含两大类：三维视觉成和微型显示和投影。这两大类市场领域赋能了下游诸多应用场景，如说3D视觉对应智能工业中的3D视觉抓取、物流分拣、缺陷检测，智能AGV中的自动避障、抬头显示等；微型显示与投影则对应家庭娱乐中的微型激光投影、家居服务机器人，AR/VR中的元宇宙入口、3D数字化社交、数字医疗等应用领域。

刘欣表示，目前3D视觉技术还不能很好地解决应用市场“精度低&体验差 or 精度高&价格昂贵”的痛点。以智能制造场景中的智能抓取为例，主要解决方案是通过DLP器件进行条文结构光的投射，使用GPU等芯片进行三维视觉成像。“但是这种解决方案价格昂贵、体积大、功耗高，而且核心器件都被外国垄断。”

还有增强现实（AR）场景中的3D数字建模。目前主流方案要么存在精度低、体验差的缺陷，要么存在体积大、价格高的缺陷。

“中科融合希望通过自研的核心芯片和模组技术更好解决3D视觉场景的应用痛点。” 刘欣说到，目前公司已实现从MEMS设计、MEMS工艺、光学器件、光机电驱动反馈集成等微纳光学组件的全链条技术完全自研。“公司自主开发的全套工艺良率高，核心参数国内领先，在国际上极具竞争力。”

上图中已量产的高精度MEMS激光投射模组基于两颗核心芯片，左边是MEMS微振镜芯片，主要是替代美国DLP芯片进行条纹光的投射；右边芯片可以替代GPU和系统控制，进行3D成像。

通过这两颗芯片形成模组，在相同成像效果和相同体验的情况下，具有高精度、低功耗、高可靠性、小体积等优势。与其他知名友商的激光投射模组产品相比，拥有现有最大的FoV（>55°x50°），同时还拥有和机械振镜相当的精度，明显优于同样使用MEMS技术的友商产品。

据介绍，在3D视觉全技术链条中包括像智能三维视觉算法、光学MEMS和智能计算SoC的设计。中科融合是国际国内为数不多打通全技术链条的公司，只有这样才可以进行跨层级的深度的垂直整合和优化，同时拥有更高的技术壁垒。

中科融合的核心技术之一是高精度MEMS微振镜芯片，拥有自研MEMS芯片到微纳光学工艺、光机电集成、超小型激光投射光机等全套技术。具备体积小、功耗低；光路简单，可调范围大于100度；抗干扰能力强等核心优势。

同时，中科融合的MEMS微振镜芯片正在被应用于自研的Laser Beam Scanning（LBS）模组中，用于XR显示等应用。相比其他技术路线（LCOS，u-LED），LSB技术具有成本低廉，可小型化，光路结构更简洁等优势，因此被认为是XR领域成像的最优方案。

刘欣简介

刘欣博士，研究员、博导，「海外高层次人才引进计划」、「江苏省高层次创新创业人才」。本科毕业于天津大学，博士毕业于新加坡南洋理工大学（NTU）电子与电气工程专业，曾任新加坡科技局微电子研究院智能芯片部主任，智能视觉算法与高能效芯片设计领域资深专家。现任中科院苏州纳米所研究员、中科融合联合创始人/CTO。科研领域涵盖了人工智能算法、光学MEMS芯片、高能效SoC芯片设计、芯片先进封装集成等三维视觉MEMS+SoC芯片设计生态链的各个领域。主持承担了10余项国家级和工业界大型科研项目和工业项目，拥有10余颗使用先进工艺和先进器件的芯片成功量产经验。研究成果发表在超过80篇国际高水平的IEEE专著/期刊/会议中，相关研究成果已经被授予美国/新加坡/中国专利20余项。

关于中科融合

中科融合感知智能研究院（苏州工业园区）有限公司成立于2018年10月25日，是国内一家专注于“AI+3D”自主核心芯片技术的硬核科技高新技术企业，智能三维光学芯片供应商。  

中科融合是中科院苏州纳米所“重点企业”，是中科院国科控股“运行良好，产权清晰”的A类企业。从核心技术团队从国外归来，在中科院的支持下，通过10余年时间1亿元以上资金投入，首次在国内实现了先进光学MEMS与SoC芯片的全技术链条打通。MEMS获得中科院“重大突破专项优秀”，整体技术入选“姑苏实验室”2021年重大创新成果。中科融合作为国家级“高新技术企业”获得了包括国家级媒体中央电视台等专题报告，相关技术获得中国MEMS大赛第一名，“最具投资价值奖”，SOC获得包括国际国内知名机构毕马威与CITIC等“芯片50强”的荣誉。

目前中科融合的“AU+3D”核心技术，广泛布局于机器人、医疗美容、XR/元宇宙、自动驾驶等领域，实现国产芯片替代。作为一个致力于自研芯片技术的企业，在芯片技术形成产品后，实现了数十倍的销售增长。中科融合企业的市场化融资估值，在过往3年疫情和国际局势的双重重压下，获得了超过50倍的增长。