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當(dāng)下，諸如自動(dòng)駕駛、機(jī)器視覺(jué)和邊緣計(jì)算等以人工智能為核心的各類(lèi)應(yīng)用正在迅速擴(kuò)張，帶動(dòng)了一批相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。如果說(shuō)人工智能是大腦，那么各種感知設(shè)備則是“耳目”。人工智能在各行各業(yè)的滲透無(wú)疑會(huì)讓這些感知設(shè)備大量普及。 安森美半導(dǎo)體是智能感知器件的重量級(jí)廠商。它脫胎于摩托羅拉半導(dǎo)體，繼承了其“六西格瑪”質(zhì)量管理控制系統(tǒng)，產(chǎn)品可靠性高。近日，安森美半導(dǎo)體智能感知部全球市場(chǎng)和應(yīng)用工程副總裁易繼輝先生向我們介紹了安森美半導(dǎo)體智能感知的策略及方案。 易先生介紹說(shuō)，安森美半導(dǎo)體主要由三個(gè)產(chǎn)品部門(mén)組成：電源方案部（PSG）、先進(jìn)方案部（ASG）和智能感知部（ISG）。公司通過(guò)一些戰(zhàn)略性的并購(gòu)，于2014年成立了智能感知部。雖然該部門(mén)的營(yíng)業(yè)額目前只占公司總體的14%，但卻是成長(zhǎng)速度是最快的部門(mén)。 因?yàn)椴①?gòu)了一些具有悠久歷史的公司，安森美半導(dǎo)體的傳感技術(shù)便源遠(yuǎn)流長(zhǎng)了。例如，在成像傳感器行業(yè)，它擁有40多年的悠久歷史。同理，安森美半導(dǎo)體也就創(chuàng)造了很多行業(yè)第一。 例如，Bayer Pattern（拜耳陣列，即RGB紅藍(lán)綠模式）技術(shù)是該公司一位老員工的專(zhuān)利，以他的姓氏命名。該公司于1993年開(kāi)發(fā)出行業(yè)首款CMOS圖像傳感器，2005年開(kāi)發(fā)出全球首款車(chē)規(guī)級(jí)CMOS圖像傳感器。近三年來(lái)的重要并購(gòu)包括IBM在以色列的毫米波雷達(dá)研發(fā)中心，以及專(zhuān)注于飛行時(shí)間（ToF）激光雷達(dá)傳感器開(kāi)發(fā)的愛(ài)爾蘭SensL公司。 
圖1：通過(guò)一系列重要并購(gòu)，安森美半導(dǎo)體成為了一家歷史悠久的傳感器公司 安森美半導(dǎo)體在重要的智能感知領(lǐng)域都提供解決方案。該公司的智能感知部門(mén)從事成像、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和傳感器融合業(yè)務(wù)，而超聲波則屬于公司另外的產(chǎn)品部門(mén)。重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)和邊緣人工智能。
圖2安森美半導(dǎo)體的超聲波、成像、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和傳感器融合技術(shù)面向汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)和邊緣人工智能 汽車(chē) 汽車(chē)行業(yè)原本屬于傳統(tǒng)行業(yè)，但最近幾年汽車(chē)的電動(dòng)化尤其是智能化成為亮點(diǎn)，使汽車(chē)成為了四輪上的計(jì)算機(jī)。各種感知新技術(shù)的應(yīng)用使汽車(chē)變得更安全、更舒適。易先生說(shuō)，汽車(chē)智能感知市場(chǎng)的成長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于汽車(chē)市場(chǎng)本身。 安森美半導(dǎo)體在汽車(chē)感知市場(chǎng)居于主導(dǎo)地位。日本市場(chǎng)調(diào)研公司TSR的數(shù)據(jù)表明，安森美半導(dǎo)體在全球汽車(chē)成像市場(chǎng)占60%的市場(chǎng)份額，在汽車(chē)感知市場(chǎng)占全球80%以上的市場(chǎng)份額，而且這些份額還在逐年擴(kuò)大。 目前的汽車(chē)感知系統(tǒng)包括ADAS攝像頭、倒車(chē)攝像頭、環(huán)視360度監(jiān)控、電子車(chē)鏡、駕駛員監(jiān)控、乘員監(jiān)控、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)。感知系統(tǒng)構(gòu)成越來(lái)越豐富，性能越來(lái)越強(qiáng)大。 汽車(chē)成像的挑戰(zhàn)非常多。易先生介紹說(shuō)，這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：寬動(dòng)態(tài)、環(huán)境條件和交通標(biāo)識(shí)。寬動(dòng)態(tài)的典型情景有逆日光行駛、出隧道、來(lái)車(chē)遠(yuǎn)光燈等。如果攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍不夠?qū)�，它就不能同時(shí)識(shí)別極暗處和極亮處的物體。環(huán)境條件指的是高緯度地區(qū)零下幾十度的環(huán)境，以及南方或沙漠地區(qū)的高溫環(huán)境。交通標(biāo)識(shí)挑戰(zhàn)的典型代表是LED指示牌和交通燈。這些LED設(shè)備適合人眼觀察，但因?yàn)殚W爍頻率標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，致使圖像傳感器經(jīng)常捕捉不到信號(hào)。
圖3：圖像傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，圖像傳感器必須竭盡全力。這是一個(gè)圖像傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，共分六層。圖像傳感器既要處理電子還要處理光子，因此可是說(shuō)比CPU還要復(fù)雜。未來(lái)還有更多芯片可以疊加起來(lái)，包括人工智能都可以直接集成在圖像傳感器當(dāng)中。 Hayabusa系列是安森美半導(dǎo)體的最新圖像傳感器產(chǎn)品。Hayabusa是日語(yǔ)游隼，它是飛行最快的鳥(niǎo)類(lèi)，比高鐵還快。飛這么快它必須具備犀利的雙眼�，F(xiàn)有的Hayabusa系列產(chǎn)品一次曝光就能實(shí)現(xiàn)95dB的動(dòng)態(tài)范圍，多次曝光可以達(dá)到120dB。下一代產(chǎn)品一次曝光可望達(dá)到110dB，多次曝光可達(dá)140dB。那么110dB是什么樣的概念呢？易先生說(shuō)，這個(gè)性能可以在來(lái)車(chē)開(kāi)遠(yuǎn)光燈的情況下分辨出路邊行人，這對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)非常重要。 自動(dòng)駕駛汽車(chē)的另一個(gè)挑戰(zhàn)是夜視。在幾乎沒(méi)有燈光的情況下，視覺(jué)增強(qiáng)就顯得十分重要。安森美半導(dǎo)體新一代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)的近紅外+（NIR+）工藝，在近紅外光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)提高了4倍。 易先生介紹說(shuō)，自動(dòng)駕駛并不限于乘用車(chē)。物流機(jī)器人和大型商業(yè)車(chē)也是重要應(yīng)用領(lǐng)域。新冠疫情爆發(fā)以后，物流機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越普及，特別是在一些小區(qū)、校園、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院和機(jī)場(chǎng)逐漸開(kāi)始應(yīng)用。大型商業(yè)車(chē)的發(fā)展速度也非常快。因?yàn)樗鼙３?60度、24小時(shí)監(jiān)控，感知能力高于駕駛員且不知疲勞，所以避免了很多惡性交通事故。 機(jī)器視覺(jué) 易先生介紹說(shuō)，機(jī)器視覺(jué)也是一個(gè)歷史很悠久的行業(yè)。工業(yè)4.0的興起和人工智能的導(dǎo)入使這個(gè)行業(yè)煥發(fā)了新的活力。特別是在中國(guó)，機(jī)器視覺(jué)這幾年的發(fā)展速度非常之快。 平板檢測(cè)是整個(gè)工業(yè)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)當(dāng)中對(duì)圖像傳感器最具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用。從1K、2K、4K一直到8K，顯示屏的像素?cái)?shù)量逐漸升高。過(guò)去檢測(cè)LED面板上的1顆像素需要對(duì)應(yīng)9顆像素（3×3），OLED則對(duì)應(yīng)需要16顆（4×4）甚至25顆（5×5）像素。所以對(duì)圖像傳感器的像素要求越來(lái)越高，從4,500萬(wàn)要到1.5億像素，甚至超過(guò)2億像素。 然后是PCB檢測(cè)。在制造業(yè)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率是降低成本的主要因素。對(duì)圖像傳感器來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間內(nèi)收集信息量越大，生產(chǎn)效率就越高。安森美半導(dǎo)體的PCB檢測(cè)圖像傳感器XGS45000是每秒2100萬(wàn)像素，比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的是500萬(wàn)像素和1300萬(wàn)像素高出數(shù)倍。 激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá) 易先生介紹說(shuō)，激光雷達(dá)不僅用于汽車(chē)，它在醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光雷達(dá)技術(shù)是APD（雪崩光電二極管），缺點(diǎn)是體積大、功耗高、偵測(cè)距離范圍有限、一致性不好。安森美半導(dǎo)體采用的是SiPM（硅光電倍增管）技術(shù)，其增益是APD的1萬(wàn)倍，靈敏度是APD的2000倍，工作電壓只要30V（APD要250V），一致性非常好，適合量產(chǎn)。
據(jù)介紹，安森美半導(dǎo)體的激光產(chǎn)品有單點(diǎn)的也有陣列的。單點(diǎn)激光產(chǎn)品在醫(yī)療、工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域都有應(yīng)用。陣列產(chǎn)品有1×12、1×16，最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的SPAD面陣達(dá)到400×100，接近圖像傳感器，將來(lái)完全可以實(shí)現(xiàn)有深度信息的圖像。 安森美半導(dǎo)體的毫米波雷達(dá)在不同級(jí)別自動(dòng)駕駛上都可應(yīng)用。該公司下一代毫米波雷達(dá)的重點(diǎn)應(yīng)用是L3級(jí)自動(dòng)駕駛。這個(gè)稱(chēng)作“MIMO+”的專(zhuān)利技術(shù)夠提供4D信息：距離（R）、速度（V）、角度（A）和高度（E）。算上實(shí)際通道和虛擬通道，它與競(jìng)品相比通道數(shù)多出一倍，可以節(jié)省50%的mmIC器件，優(yōu)化控制器和線(xiàn)路板，降低總體成本。 易先生總結(jié)說(shuō)，安森美半導(dǎo)體非常自豪能夠連續(xù)五年榮獲世界最道德企業(yè)稱(chēng)號(hào)，是成像方案是市場(chǎng)的領(lǐng)袖，應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)和邊緣人工智能。安森美半導(dǎo)體提供完整的感知模式及方案，包括超聲波、成像、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和傳感器融合。公司在業(yè)界有非常悠久的歷史和投入，特別是在創(chuàng)新和技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，并對(duì)中國(guó)市場(chǎng)有堅(jiān)定的承諾。 |
