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朱力:打好國產(chǎn)3D視覺技術(shù)「突圍戰(zhàn)」

2023/03/08
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如果說中國的2D視覺時代,是一段追趕史,那么國內(nèi)外廠商站在同一起跑線的3D視覺時代,很可能是一段超越史。

過去一年,當(dāng)不少行業(yè)在經(jīng)歷寒冬,3D視覺賽道卻火熱如夏。

逆勢而上過程中,行業(yè)也存在諸多熱議的話題,關(guān)于投資、關(guān)于競技、關(guān)于挑戰(zhàn)、關(guān)于落地、關(guān)于盈利……

這是一個關(guān)于3D視覺領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)者的系列報道,也是中國3D視覺大浪蓬勃發(fā)展中群英薈萃的英雄史記。

本文為該系列的第四篇,故事主角是光鑒科技創(chuàng)始人&CEO朱力。

2018年,福布斯中國公布30位30歲以下精英榜單,「光鑒科技」創(chuàng)始人兼CEO朱力位列其中,引起科技圈的注意。

彼時,距離「光鑒科技」成立不到4個月。

前一年,蘋果首次在iPhone X上采用 Face ID ,拉開了3D結(jié)構(gòu)光在消費(fèi)級市場規(guī)模化應(yīng)用的序幕。

遺憾的是,蘋果對“VCSEL(垂直腔面發(fā)射激光器)+DOE”3D結(jié)構(gòu)光方案全方位的專利保護(hù),使得國內(nèi)安卓廠商飽受成本過高、產(chǎn)能有限之苦。不少公司對蘋果方案亦步亦趨的模仿,又存在極大風(fēng)險和不確定性。

而「光鑒科技」的“EEL(邊發(fā)光激光器)+WFP(納米光子芯片)”方案,則是通過在亞波長尺度實現(xiàn)對光場的調(diào)制,來實現(xiàn)3D結(jié)構(gòu)光所需要的投射激光散斑功能,突破了蘋果的技術(shù)專利壁壘,并在核心元器件上實現(xiàn)國產(chǎn)化。

這是朱力得以上榜的根本原因之一。

如今,「光鑒科技」的技術(shù)邊界已不止于底層芯片,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光、ToF技術(shù)并行,產(chǎn)品也落地到了消費(fèi)電子(如手機(jī) )、支付、汽車、機(jī)器人AIoT等多個領(lǐng)域。

前蘋果主管「下?!箘?chuàng)業(yè)

2010年,朱力從清華大學(xué)電子工程系畢業(yè),前往加州大學(xué)伯克利分校攻讀博士,師從美國工程院院士、VCSEL領(lǐng)域開創(chuàng)者之一的常瑞華教授,學(xué)習(xí)VCSEL和納米光子學(xué)。

求學(xué)期間,朱力發(fā)表了30余篇科研論文,申請了6項美國專利,并且研發(fā)了世界上第一款人造柔性變色龍皮膚,以及第一個1550nm波段柔性VCSEL芯片。

其中,朱力研發(fā)的人造柔性變色龍皮膚,因其技術(shù)難度較大,學(xué)界鮮有人涉足。

“用納米結(jié)構(gòu)做柔性可變色材料,難點在于將一層頭發(fā)絲千分之一薄的大面積結(jié)構(gòu),從硅晶源轉(zhuǎn)移到厚度小于1微米的薄膜材料上?!?/p>

為了將半導(dǎo)體材料放入柔性結(jié)構(gòu),變成有功能價值的光源系統(tǒng),朱力在實驗室死磕了兩年多。

2012年夏天的某個深夜,朱力終于能夠使可見光譜的色調(diào),順利在薄膜材料上呈現(xiàn)出變幻的瑰麗色彩。

這一消息很快在硅谷傳開,投資人紛至沓來,想要投資這個項目。

但朱力認(rèn)為,時下的制造能力還不足以支撐人造柔性變色龍皮膚的產(chǎn)業(yè)化,這項技術(shù)的科研意義大于實際作用。因此拒絕了投資人的創(chuàng)業(yè)邀請。

2016年下半年,完成博士學(xué)業(yè)的朱力入職蘋果總部,負(fù)責(zé)深度相機(jī)的整個VCSEL部分。

然而入職僅三周,朱力就被蘋果“發(fā)配”到了亞洲工廠。

彼時,蘋果第一批3D相機(jī)正處于試產(chǎn)的關(guān)鍵時刻,而負(fù)責(zé)攝像頭模組設(shè)計的主管突然離職,整個項目急缺一位懂激光、電子、結(jié)構(gòu)、工藝的人操盤試產(chǎn)。

斟酌再三,蘋果決定讓朱力充當(dāng)“消防員”,前往一線救火。朱力甚至連整個項目的文檔都沒有看完,就直接被送往機(jī)場,飛往亞洲。

關(guān)于如何熬過那段日子,朱力的回答是:“拼”。

每天,朱力都必須趕在八點前到達(dá),跟一線的技術(shù)和產(chǎn)品審核細(xì)節(jié),設(shè)計和把控相機(jī)模組生產(chǎn)的每一道工序,確保產(chǎn)品能夠穩(wěn)定、持續(xù)地走下產(chǎn)線,和同事堅守在現(xiàn)場,直到凌晨一點才回酒店。

這個項目給朱力積累了從0到1打磨產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗,以及對行業(yè)、產(chǎn)品的思考:

  • 科技領(lǐng)域不缺少好的idea,缺的是好的執(zhí)行,將idea變成能夠可靠賣給無數(shù)消費(fèi)者的可靠產(chǎn)品,這個過程是真正稀缺的資源;
  • 把產(chǎn)品打磨到極致,涉及到的測試設(shè)計涉及、驗證方法、產(chǎn)品設(shè)計、評審等,需要遵循一套科學(xué)且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱?zhí)行方法。
    “3D視覺本身的市場需求拐點,是從給人服務(wù)變成每年給上百億智能設(shè)備服務(wù),潛在需求擴(kuò)大了10倍。通過手機(jī)行業(yè)的推動改變,使3D深度相機(jī)的體積縮小了上千倍,成本降低了幾十倍?!?/li>

朱力敏銳地觀察到,3D視覺向消費(fèi)電子拓展,將形成一波新的技術(shù)浪潮,產(chǎn)生新的價值點。

“這是一個很好的機(jī)會?!?/p>

隨后 ,朱力決定回國創(chuàng)業(yè)。

技術(shù)、專利「突圍戰(zhàn)」

2017年,國內(nèi)對整個科技領(lǐng)域投資的熱潮,造就了一個美好的時代。

一次,朱力在深圳與投資人喝咖啡時,對方了解到他清華和伯克利背景,以及蘋果的工作履歷之后,便許諾投資2000萬元支持他創(chuàng)業(yè),甚至沒有問他要做什么。

很快,朱力與兩位清華的老同學(xué)汪博和呂方璐一起,創(chuàng)立了光鑒科技。

汪博畢業(yè)于斯坦福大學(xué)電子系,曾擔(dān)任硅谷自動駕駛公司 Zoox Inc (后被亞馬遜收購)深度學(xué)習(xí)平臺負(fù)責(zé)人,負(fù)責(zé)自動駕駛感知系統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練與優(yōu)化。

呂方璐畢業(yè)于加州大學(xué)伯克利分校,在硅谷科技咨詢公司Exponent擔(dān)任高級咨詢師,對硬件消費(fèi)電子很熟。

也就是說,創(chuàng)業(yè)前,朱力、汪博和呂方璐,分別從3D感知產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品、軟件、硬件三個不同角度,參與到了3D視覺行業(yè)中。

「光鑒科技」成立之后,團(tuán)隊研發(fā)出了一套能規(guī)避蘋果知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險的3D結(jié)構(gòu)光方案,即“EEL+WFP納米光子芯片”。這套方案已經(jīng)在多個產(chǎn)品中得到驗證,開始并應(yīng)用于移動端。

“這套方案的難點與蘋果的3D結(jié)構(gòu)光方案一樣,核心問題都是如何將激光發(fā)射出去?!?/p>

朱力表示,蘋果采用的是成熟的衍射原理,將激光分束;光鑒采用的是21世紀(jì)初發(fā)展起來的納米光學(xué)技術(shù),實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光所需的紅外隨機(jī)散斑。

相較之下,納米光學(xué)技術(shù)能大幅提升激光投射的功能和效率,并且光源系統(tǒng)更簡潔、邊發(fā)光激光器的成本更低。

朱力認(rèn)為,這套方案一旦在消費(fèi)端大規(guī)模量產(chǎn),很有可能掀起整個產(chǎn)業(yè)的再一次升級。

但是將激光器中發(fā)射的光,通過光學(xué)器件,準(zhǔn)確的投射到納米光子芯片上,而后進(jìn)行再次分光投射,其中對光學(xué)對準(zhǔn)的要求非常高。

為此,光鑒團(tuán)隊最早采用純手工的方式,通過精密的結(jié)構(gòu)調(diào)整,驗證了將一束光分成九萬束光的可行性,但手工完成一個攝像頭模組,通常需要一天時間。

要將一個3D相機(jī)模組,變成能夠批量生產(chǎn)的商業(yè)化產(chǎn)品,就必須實現(xiàn)自動化。

“我們花了兩年左右的時間,尋找合適的生產(chǎn)工具,設(shè)計合適的軟件系統(tǒng),解決了很多工程上的問題,現(xiàn)在一臺自動化設(shè)備每小時可以做出300多個攝像頭模組?!?/p>

另一邊,在WFP納米光子芯片的基礎(chǔ)上,光鑒也并行布局了ToF技術(shù)路線。

雖然結(jié)構(gòu)光也能進(jìn)行遠(yuǎn)距離識別,但體積較大,并且誤差會隨距離呈平方增長,而ToF技術(shù)則非常適合遠(yuǎn)距離識別場景。

在朱力看來,3D結(jié)構(gòu)光和ToF則是兩種非?;パa(bǔ)的方案,一個解決近距離與人的交互,一個解決遠(yuǎn)距離與空間的交互。

“這和蘋果的iPhone前置結(jié)構(gòu)光,后置ToF是一樣的?!?/p>

朱力表示,在屏下攝像頭成為未來趨勢的情況下,如何將3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)做到屏幕下方,是一個核心痛點。

這件事情的難度在于,技術(shù)上要將激光系統(tǒng)的效率和性能提升20倍,需要在屏幕、激光、算法上做出全方位優(yōu)化,包括與終端廠商之間的合作,涉及到整個生態(tài)的配合。

實現(xiàn)屏下3D結(jié)構(gòu)光最大的技術(shù)難點,是屏幕透光率問題。

當(dāng)攝像頭處于屏幕下方時,激光發(fā)射器的傳遞與接收,需要兩次穿過屏幕,會導(dǎo)致透光率變低,圖像信號傳遞變?nèi)?。在實際場景中,透光率受到的干擾會更大。

光鑒科技從器件模組和算法兩方面下手,彌補(bǔ)了光通過屏幕時所造成的能量損耗。

元器件方面,在發(fā)射端增強(qiáng)光的能量。相較于VSCEL方案,光鑒科技將激光發(fā)射模組從電到光的整體轉(zhuǎn)換效率提高了100%;同時基于EEL邊緣發(fā)射激光器減短脈沖,將激光散斑亮度提升至VSCEL方案的20倍左右。

算法上,光鑒科技通過自研算法實現(xiàn)對激光信息的構(gòu)建,在保持同樣效果的情況下縮減算力,不必依靠ASIC芯片,以減少計算成本。

2021年初,光鑒初步解決了屏下3D結(jié)構(gòu)光的技術(shù)問題,到2022年,在柔性屏幕上也實現(xiàn)了屏下3D技術(shù),且所有元器件均實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

“農(nóng)村包圍城市”or“大海里撈魚”?

關(guān)于怎么進(jìn)入市場,光鑒內(nèi)部曾出現(xiàn)兩種完全相左的觀點。

一部分人認(rèn)為,當(dāng)時考慮到行業(yè)內(nèi)已經(jīng)存在奧比中光這樣已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模化的企業(yè),光鑒應(yīng)當(dāng)采取“農(nóng)村包圍城市”的戰(zhàn)略,先打小仗、勝仗;反對的人則表示,光鑒應(yīng)當(dāng)“到大海里撈魚”,直接進(jìn)入正面戰(zhàn)場。

朱力選擇了”到大海里撈魚“。

  • 行業(yè)內(nèi)雖有奧比中光這樣的競爭對手,但并沒有形成絕對的差距;
  • 重點場景的競爭,并不遵循先來后到原則,后來者也可以通過更好的技術(shù)和產(chǎn)品取勝;
  • 創(chuàng)業(yè)公司如果一開始就回避競爭,自我邊緣化,那么也同時意味著將更好的市場機(jī)會、融資機(jī)會,更多的供應(yīng)鏈資源拱手讓人。

“在激烈的市場競爭中,失敗了也沒什么大不了,只要自己不認(rèn)輸,把產(chǎn)品做好一點,仍然可以卷土重來?!敝炝Ρ硎?。

以2020年和2021年作為分界點,光鑒的發(fā)展可以大致劃分為三個階段:

  • 2020年之前,光鑒科技主要聚焦于早期產(chǎn)品送樣測試,在市場刷存在感;
  • 2020-2021年,開始與大客戶聯(lián)合開發(fā),完成產(chǎn)品定義;
  • 2021年之后,相機(jī)模組開始規(guī)模化量產(chǎn)。

2019年底,光鑒科技做出了第一代產(chǎn)品,開始以送樣測試的方式,進(jìn)入市場。

與微信支付的合作,是光鑒科技的第一個大規(guī)模落地案例。

彼時,微信支付人臉識別產(chǎn)品正在向3D人臉支付升級迭代,光鑒將自身的相機(jī)模組送樣之后,成功打入微信支付3D視覺供應(yīng)鏈,成為供應(yīng)商之一。

2021年年底,微信支付和光鑒合作的第二款產(chǎn)品,在接近一年的研發(fā)之后,終于開始規(guī)模出貨,為光鑒科技帶來了規(guī)模性發(fā)展的第一桶金。

目前,光鑒科技與微信支付聯(lián)合研發(fā)的相機(jī)模組,已經(jīng)覆蓋交通出行、購物支付等多維場景,拿下了微信近乎100%的市場份額。

朱力認(rèn)為,3D視覺正在經(jīng)歷一個拐點,光學(xué)硬件的成熟,以及價格的日趨平民化,正使其慢慢滲透進(jìn)各個行業(yè)。

不同于定制化要求非常高的工業(yè)級應(yīng)用,消費(fèi)級應(yīng)用可以按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)迅速復(fù)制;3D視覺技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在物流、新零售、安防、智能終端、自動駕駛、機(jī)器人等場景。

“未來幾年,3D視覺在手機(jī)、汽車、機(jī)器人、AIoT等領(lǐng)域會得到更廣泛的應(yīng)用與落地?!?/p>

不過,消費(fèi)級市場需求的快速迭代,給創(chuàng)業(yè)公司帶來很多機(jī)會,然而跑得太快,也可能掉進(jìn)跑偏的陷阱,這個過程需要時刻保持對市場的清醒認(rèn)知。朱力表示。

組織即產(chǎn)品

2020年夏到2021年,是光鑒與大客戶合作深入開發(fā)產(chǎn)品的關(guān)鍵階段。

這段時間,外部的施壓,讓光鑒團(tuán)隊獲得了一次重要成長。

“有時,內(nèi)部傳導(dǎo)壓力,團(tuán)隊感觸并沒有那么深,但當(dāng)外部施壓時,大家反而會很快調(diào)整。”

以與微信支付的合作為例,當(dāng)時競爭者并非光鑒一家。

對手的產(chǎn)品迭代速度比光鑒快了很多,這給朱力帶來很大震撼。在此之前,他自認(rèn)為光鑒處在“一個比較好的推進(jìn)速度上”。

朱力意識到,想要在賽道中獲得生存機(jī)會,僅憑技術(shù)優(yōu)勢還不夠,還得在滿足市場需求的前提下,壓縮研發(fā)、生產(chǎn)、交付的速度。

“對于創(chuàng)業(yè)公司來說,如果你不是first,憑什么是best?”

想要達(dá)到更好、更快的交付要求,就必須提高團(tuán)隊的執(zhí)行能力,這是一個涉及組織結(jié)構(gòu)、項目規(guī)劃、產(chǎn)品開發(fā)、供應(yīng)商配合等科學(xué)系統(tǒng)的工程。

于是,朱力對整個團(tuán)隊的產(chǎn)品開發(fā)組織形態(tài),進(jìn)行了重新調(diào)整和設(shè)計。

其中,最大的改變,就是使團(tuán)隊年齡結(jié)構(gòu)更趨于“年輕化”,讓更多有能力、有沖勁的年輕人,去開疆拓土。

這次大動干戈的調(diào)整,來源于朱力當(dāng)初在蘋果的經(jīng)驗。

當(dāng)時朱力從“無名小卒”直接空降為攝像頭模組設(shè)計主管,并且出色完成了任務(wù)。

這讓朱力相信,將一個具備足夠驅(qū)動力和能力的人,扔到真正的戰(zhàn)場中,給予足夠的裝備,是可以成長為一名優(yōu)秀的士兵乃至將領(lǐng)的。

“到現(xiàn)在為止,我打磨過最好的產(chǎn)品,是我們的組織?!敝炝φf。

結(jié)語

時間撥回到2006年7月,新加坡南洋理工大學(xué)舉辦的第37屆國際物理奧林匹克競賽上,朱力獲得了一枚金牌。

臺下的評委,是包括楊振寧在內(nèi)的數(shù)位貝爾物理學(xué)獎獲得者。

在交流與分享環(huán)節(jié),楊振寧說了一句讓朱力至今印象深刻的話:“人生最終的價值追求,應(yīng)當(dāng)是追求在短暫的生命周期內(nèi),留存下一些能夠長期存在的東西?!?/p>

彼時朱力年僅十七歲,還無法回答這個哲學(xué)問題。

如今,已過而立之年的朱力,作為一位3D視覺領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者,對這個問題有了全新的認(rèn)知:“為行業(yè)提供另一種更有價值的選擇?!?/p>

作者 | 路遙

編輯 | 秀松

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