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安森美半導體以全面技術優勢打破傳感器行業壁壘

2019-05-22
王偉

  圖像傳感器是整個半導體行業復雜程度最高的技術,不同于CPU由單一電子部件組成,圖像傳感技術則要將光子和電子二者結合,把光轉換成電,再把電轉換成光,這里面包含了很多前沿技術。安森美半導體一直將圖像傳感器作為公司主營業務之一,去年,安森美將圖像傳感器部門(Image Sensor Group)更名為智能感知部門(Intelligent Sensing Group),目前是安森美三大產品部門之一。

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安森美智能感知部全球市場及應用工程副總裁易繼輝

  同時,安森美也是全球唯一一家提供全方位智能感知方案的供應商,包括超聲波、成像、毫米波雷達、激光雷達和傳感器融合。日前,安森美智能感知部全球市場及應用工程副總裁易繼輝在媒體交流會上,介紹了公司最新的智能感知發展策略,分析了汽車、工業和邊緣人工智能等市場的需求和趨勢,并分享了公司的重點智能感知方案和技術。

  聚焦三大市場應用

  智能傳感器、深度感知、傳感器融合,是感知未來發展的三個趨勢。在汽車智能化、機器視覺、工業自動化等不斷推進的行業大趨勢中,智能感知發揮著關鍵作用。據易繼輝介紹,安森美智能感知部的終端市場有很多,包括航空國防、科學研究和醫療等,其中汽車、機器視覺、邊緣人工智能是其最重要的三大市場方向。

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  安森美半導體在汽車感知和機器視覺領域的市場份額都是全球第一,具備領先的技術優勢和全面的方案陣容,而在邊緣人工智能的全局快門技術也領先行業。公司的智能感知業務的未來將聚焦在這三大策略市場的增長機會,不斷擴展持續創新的方案陣容。

  安森美為邁向自動駕駛鋪平道路

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  現在汽車中的智能感知元器件越來越多。目前啟用自動駕駛的車輛擁有9個圖像傳感器,而下一代正在開發的汽車中圖像傳感器已經超過12個,還有研發階段的汽車接近20個圖像傳感器。同時還配備有10個雷達傳感器,至少2個超聲波傳感器,將來也會配置至少1個激光雷達。這將是一個迅速增長的市場。

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  在易繼輝看來,未來,汽車圖像傳感器增長最為迅速的將會是如下幾種應用場景:(1) 先進駕駛輔助系統(ADAS)攝像機,用于前方碰撞警報、車道偏離警報、自動遠光燈控制、交通信號識別、行人檢測等;(2)車艙內攝像機,這也下一代智能汽車應用中發展非??燜俚囊桓鲇τ?。未來,在車內安裝Driver Monitoring System(駕駛員監控系統)是整個無人駕駛行業的趨勢,包括CAR  DVR(行車記錄儀),現在安裝的很多行車記錄儀都需要用到圖像傳感器。(3) 視覺攝像機和攝像機監控系統(CMS),一些大型卡車已經開始應用該系統來取代車鏡。由于歐洲市場法規規定,汽車一定要配備后視鏡。但是卡車后視鏡面積很大,造成較大的擋風阻力,有了CMS攝像頭之后,卡車的后視鏡就可以被改小。根據計算,使用后視鏡替代能夠節省5-10%的能源。(4)自動駕駛,例如前視和環視攝像機、駕駛員監控等。

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  就汽車智能感知的應用而言,安森美現在提供了寬廣的汽車傳感器陣容。2018年,安森美半導體占整個超聲波行業市場份額的60%。2017年收購了IBM海法研究小組(IBM Research Haifa Lab)在以色列的毫米波研發中心,現在可提供毫米波雷達方案。2018年5月,安森美收購了愛爾蘭 SensL Technologies公司,掌握了其核心技術--SPAD(單一光電雪崩二極管),該產品具有非常高的感光效應,具有上百萬、上億的感光倍數。至此,安森美成為全球唯一一家擁有所有感知技術的公司,打破了行業間的壁壘。安森美的戰略布局是提升綜合能力,以寬廣的產品陣容滿足客戶全方位的需求。

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  半導體器件在汽車應用中除了性能之外,功能安全也至關重要。自動駕駛不光要可靠,更要可信。當你開啟自動駕駛車,坐在里面的時候,要讓你感覺自在,要讓你相信這部車的自動駕駛能力。要做到可信,就要從最底層的元件做起。

  同時,網絡安全現在越來越重要。對于汽車自動駕駛,如果有黑客可以控制汽車自動駕駛系統,或者在系統上做一些手腳,就會造成極大的危害。所以,網絡安全對汽車而言越來越重要。安森美半導體是全球第一個把網絡安全的功能加到圖像傳感器中的半導體公司,目前產品已經處于量產階段。

  安森美半導體的核心技術Clarity+能夠把Viewing和Sensing技術結合。現在市場上人工視覺使用一個相機,機器視覺使用另外一個相機。而一個使用安森美半導體的相機既能做到機器視覺信號又能提供人工視覺信號,這是系統集成的一項技術。

  在產品之外,安森美也與50多家端到端圖像方案合作伙伴建立了緊密的聯系,共同構建了良好的汽車生態系統。

  安森美在機器視覺領域遙遙領先

  近幾年隨著人工智能的開發,工業機器視覺和邊緣人工智能越來越受到業界重視。除了傳統工廠自動化、智能化工廠的發展,機器視覺還在智能交通、新零售、智能樓宇/家居、機器人(無人機、服務機器人、工業用機器人、送貨機器人、合作機器人)等領域不斷發展。目前,安森美半導體,憑借全方位的產品陣容,成為工業機器視覺的領袖。

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  安森美為工業用戶客戶提供全方位的產品服務,既有CMOS圖像傳感器,又有CCD圖像傳感器,可達到上千萬的VGA(Video Graphics Array,視頻圖像分辨率)。兩年前的上?;魘泳跽股?,安森美推出的PYTHON系列CMOS圖像傳感器轟動業界,它是目前市場上唯一一款在29×29mm設計尺寸內做到1600萬像素的產品。今年安森美推出X系列,在PYTHON系列的基礎上又進一步提升了性能。

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  XGS傳感器系列采用3.2微米全局快門CMOS設計,降低了設計尺寸。它的性能非常好,包括高寬動態、低功耗架構、低噪聲。同時,安森美擁有全系列像素的傳感器產品,客戶的一個攝像機可以支持多種分辨率。

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  安森美下一代傳感器用于邊緣人工智能應用

  目前AI技術、5G、IoT(物聯網)不斷發展,云端、物端、邊緣計算也應運而生。云端計算速度非常高,感知、識別或判斷、決策、行動,這四個步驟都在會云端得以處理,但它的問題是大量數據送到云端成本非常高,延時性也不好。節點就是物端。邊緣設備基本上有兩種,一是處理密集型,有些設備像機器人的電池儲電量非常高,因為要保證機器人的行走、運動,所以對傳感器智能和功耗要求并不高,它需要終端有更高的處理能力。另外一種是IoT的,這些設備有時會放在一個地方一兩年,因此對耗電量的要求非常高,同時對靈活使用性要求也非常高的,因為常常需要的時候才叫醒它,不需要24小時運轉。

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  安森美的AR0430、AR0431專為IoT設計,最大的特點是低功耗,在一幀的時候只有8毫安,而且其幀數可以調節,可在1幀至120幀調節。典型的應用是家中的監控相機,只有有人走動時才會被觸動開啟。另外,據透露,安森美還有一款正在開發的產品,該產品采用卷簾式快門,但卻具有全局快門的功能,速率非常高,每秒250幀左右,且極具成本優勢。其次是功耗低,在1幀的情況下功耗小于2.5毫安。而且它有運動檢測,可以自動喚醒。在沒有人的時候,它處于休息狀態,一旦有人運動,便可快速自動喚醒,立即進入照相功能。另外,還使用到 NIR+技術,來保證有效的夜間成像。最后,芯片尺寸非常小,幾乎可以隱藏起來。

  隨著人工智能的發展,智能機器人需要具有空間感,不能只是平面上的感知,還要感覺到這個人在什么位置,離我多遠。目前深度映射技術有五種方法:立體視覺、結構光、飛行時間、Super Depth和雷達。安森美的技術可以做到只需要一個攝像頭和一個芯片,在不需要任何補光的前提下,就可以同時提供彩色圖像和深度圖像。對于服務機器人、家用機器人感知周圍的深度是非常好的選擇。

  最后,易繼輝總結到,安森美在成像領域擁有四十余年的經驗,擁有業界最久的歷史,提供著業界最多的產品組合,同時也在積極開發生態系統及客戶方案。而中國市場是安森美尤為看中的一塊市場,近幾年,國內的技術更新換代相比國外快得多,尤其是在新技術上,國內動作非???。安森美在國內設有三個制造廠、幾百個技術支持和銷售團隊,匯集了來自各個高校畢業的人才,以便更好的耕耘中國市場。