人工智能应用引爆智能感知市场：看安森美半导体的策略和方案
发布时间：2020-10-12 15:32
发布者：eechina
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当下，诸如自动驾驶、机器视觉和边缘计算等以人工智能为核心的各类应用正在迅速扩张，带动了一批相关技术的发展。如果说人工智能是大脑，那么各种感知设备则是“耳目”。人工智能在各行各业的渗透无疑会让这些感知设备大量普及。 安森美半导体是智能感知器件的重量级厂商。它脱胎于摩托罗拉半导体，继承了其“六西格玛”质量管理控制系统，产品可靠性高。近日，安森美半导体智能感知部全球市场和应用工程副总裁易继辉先生向我们介绍了安森美半导体智能感知的策略及方案。 易先生介绍说，安森美半导体主要由三个产品部门组成：电源方案部（PSG）、先进方案部（ASG）和智能感知部（ISG）。公司通过一些战略性的并购，于2014年成立了智能感知部。虽然该部门的营业额目前只占公司总体的14%，但却是成长速度是最快的部门。 因为并购了一些具有悠久历史的公司，安森美半导体的传感技术便源远流长了。例如，在成像传感器行业，它拥有40多年的悠久历史。同理，安森美半导体也就创造了很多行业第一。 例如，Bayer Pattern（拜耳阵列，即RGB红蓝绿模式）技术是该公司一位老员工的专利，以他的姓氏命名。该公司于1993年开发出行业首款CMOS图像传感器，2005年开发出全球首款车规级CMOS图像传感器。近三年来的重要并购包括IBM在以色列的毫米波雷达研发中心，以及专注于飞行时间（ToF）激光雷达传感器开发的爱尔兰SensL公司。 
图1：通过一系列重要并购，安森美半导体成为了一家历史悠久的传感器公司 安森美半导体在重要的智能感知领域都提供解决方案。该公司的智能感知部门从事成像、毫米波雷达、激光雷达和传感器融合业务，而超声波则属于公司另外的产品部门。重点应用领域包括汽车、机器视觉和边缘人工智能。 
图2安森美半导体的超声波、成像、毫米波雷达、激光雷达和传感器融合技术面向汽车、机器视觉和边缘人工智能 汽车 汽车行业原本属于传统行业，但最近几年汽车的电动化尤其是智能化成为亮点，使汽车成为了四轮上的计算机。各种感知新技术的应用使汽车变得更安全、更舒适。易先生说，汽车智能感知市场的成长速度远高于汽车市场本身。 安森美半导体在汽车感知市场居于主导地位。日本市场调研公司TSR的数据表明，安森美半导体在全球汽车成像市场占60%的市场份额，在汽车感知市场占全球80%以上的市场份额，而且这些份额还在逐年扩大。 目前的汽车感知系统包括ADAS摄像头、倒车摄像头、环视360度监控、电子车镜、驾驶员监控、乘员监控、毫米波雷达和激光雷达。感知系统构成越来越丰富，性能越来越强大。 汽车成像的挑战非常多。易先生介绍说，这主要体现在三个方面：宽动态、环境条件和交通标识。宽动态的典型情景有逆日光行驶、出隧道、来车远光灯等。如果摄像头的动态范围不够宽，它就不能同时识别极暗处和极亮处的物体。环境条件指的是高纬度地区零下几十度的环境，以及南方或沙漠地区的高温环境。交通标识挑战的典型代表是LED指示牌和交通灯。这些LED设备适合人眼观察，但因为闪烁频率标准不统一，致使图像传感器经常捕捉不到信号。 
图3：图像传感器内部结构示意图 为应对这些挑战，图像传感器必须竭尽全力。这是一个图像传感器内部结构示意图，共分六层。图像传感器既要处理电子还要处理光子，因此可是说比CPU还要复杂。未来还有更多芯片可以叠加起来，包括人工智能都可以直接集成在图像传感器当中。 Hayabusa系列是安森美半导体的最新图像传感器产品。Hayabusa是日语游隼，它是飞行最快的鸟类，比高铁还快。飞这么快它必须具备犀利的双眼。现有的Hayabusa系列产品一次曝光就能实现95dB的动态范围，多次曝光可以达到120dB。下一代产品一次曝光可望达到110dB，多次曝光可达140dB。那么110dB是什么样的概念呢？易先生说，这个性能可以在来车开远光灯的情况下分辨出路边行人，这对于自动驾驶汽车非常重要。 自动驾驶汽车的另一个挑战是夜视。在几乎没有灯光的情况下，视觉增强就显得十分重要。安森美半导体新一代产品开发出来的近红外+（NIR+）工艺，在近红外光电转换效应提高了4倍。 易先生介绍说，自动驾驶并不限于乘用车。物流机器人和大型商业车也是重要应用领域。新冠疫情爆发以后，物流机器人的应用越来越普及，特别是在一些小区、校园、工业园区、医院和机场逐渐开始应用。大型商业车的发展速度也非常快。因为它能保持360度、24小时监控，感知能力高于驾驶员且不知疲劳，所以避免了很多恶性交通事故。 机器视觉 易先生介绍说，机器视觉也是一个历史很悠久的行业。工业4.0的兴起和人工智能的导入使这个行业焕发了新的活力。特别是在中国，机器视觉这几年的发展速度非常之快。 平板检测是整个工业机器视觉行业当中对图像传感器最具挑战性的应用。从1K、2K、4K一直到8K，显示屏的像素数量逐渐升高。过去检测LED面板上的1颗像素需要对应9颗像素（3×3），OLED则对应需要16颗（4×4）甚至25颗（5×5）像素。所以对图像传感器的像素要求越来越高，从4,500万要到1.5亿像素，甚至超过2亿像素。 然后是PCB检测。在制造业，提高劳动生产率是降低成本的主要因素。对图像传感器来说，单位时间内收集信息量越大，生产效率就越高。安森美半导体的PCB检测图像传感器XGS45000是每秒2100万像素，比竞争对手的是500万像素和1300万像素高出数倍。 激光雷达和毫米波雷达 易先生介绍说，激光雷达不仅用于汽车，它在医疗和工业领域也有着广泛的应用。传统的激光雷达技术是APD（雪崩光电二极管），缺点是体积大、功耗高、侦测距离范围有限、一致性不好。安森美半导体采用的是SiPM（硅光电倍增管）技术，其增益是APD的1万倍，灵敏度是APD的2000倍，工作电压只要30V（APD要250V），一致性非常好，适合量产。 
据介绍，安森美半导体的激光产品有单点的也有阵列的。单点激光产品在医疗、工业和汽车领域都有应用。阵列产品有1×12、1×16，最新开发出来的SPAD面阵达到400×100，接近图像传感器，将来完全可以实现有深度信息的图像。 安森美半导体的毫米波雷达在不同级别自动驾驶上都可应用。该公司下一代毫米波雷达的重点应用是L3级自动驾驶。这个称作“MIMO+”的专利技术够提供4D信息：距离（R）、速度（V）、角度（A）和高度（E）。算上实际通道和虚拟通道，它与竞品相比通道数多出一倍，可以节省50%的mmIC器件，优化控制器和线路板，降低总体成本。 易先生总结说，安森美半导体非常自豪能够连续五年荣获世界最道德企业称号，是成像方案是市场的领袖，应用领域包括汽车、机器视觉和边缘人工智能。安森美半导体提供完整的感知模式及方案，包括超声波、成像、毫米波雷达、激光雷达和传感器融合。公司在业界有非常悠久的历史和投入，特别是在创新和技术开发领域，并对中国市场有坚定的承诺。 |
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