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當下，諸如自動(dòng)駕駛、機器視覺(jué)和邊緣計算等以人工智能為核心的各類(lèi)應用正在迅速擴張，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 )讓這些感知設備大量普及。 安森美半導體是智能感知器件的重量級廠(chǎng)商。它脫胎于摩托羅拉半導體，繼承了其“六西格瑪”質(zhì)量管理控制系統，產(chǎn)品可靠性高。近日，安森美半導體智能感知部全球市場(chǎng)和應用工程副總裁易繼輝先生向我們介紹了安森美半導體智能感知的策略及方案。 易先生介紹說(shuō)，安森美半導體主要由三個(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)一些戰略性的并購，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(cháng)速度是最快的部門(mén)。 因為并購了一些具有悠久歷史的公司，安森美半導體的傳感技術(shù)便源遠流長(cháng)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)規級CMOS圖像傳感器。近三年來(lái)的重要并購包括IBM在以色列的毫米波雷達研發(fā)中心，以及專(zhuān)注于飛行時(shí)間（ToF）激光雷達傳感器開(kāi)發(fā)的愛(ài)爾蘭SensL公司。 
圖1：通過(guò)一系列重要并購，安森美半導體成為了一家歷史悠久的傳感器公司 安森美半導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、激光雷達和傳感器融合業(yè)務(wù)，而超聲波則屬于公司另外的產(chǎn)品部門(mén)。重點(diǎn)應用領(lǐng)域包括汽車(chē)、機器視覺(jué)和邊緣人工智能。
圖2安森美半導體的超聲波、成像、毫米波雷達、激光雷達和傳感器融合技術(shù)面向汽車(chē)、機器視覺(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)成為了四輪上的計算機。各種感知新技術(shù)的應用使汽車(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(cháng)速度遠高于汽車(chē)市場(chǎng)本身。 安森美半導體在汽車(chē)感知市場(chǎng)居于主導地位。日本市場(chǎng)調研公司TSR的數據表明，安森美半導體在全球汽車(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大。 目前的汽車(chē)感知系統包括ADAS攝像頭、倒車(chē)攝像頭、環(huán)視360度監控、電子車(chē)鏡、駕駛員監控、乘員監控、毫米波雷達和激光雷達。感知系統構成越來(lái)越豐富，性能越來(lái)越強大。 汽車(chē)成像的挑戰非常多。易先生介紹說(shuō)，這主要體現在三個(gè)方面：寬動(dòng)態(tài)、環(huán)境條件和交通標識。寬動(dòng)態(tài)的典型情景有逆日光行駛、出隧道、來(lái)車(chē)遠光燈等。如果攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍不夠寬，它就不能同時(shí)識別極暗處和極亮處的物體。環(huán)境條件指的是高緯度地區零下幾十度的環(huán)境，以及南方或沙漠地區的高溫環(huán)境。交通標識挑戰的典型代表是LED指示牌和交通燈。這些LED設備適合人眼觀(guān)察，但因為閃爍頻率標準不統一，致使圖像傳感器經(jīng)常捕捉不到信號。
圖3：圖像傳感器內部結構示意圖 為應對這些挑戰，圖像傳感器必須竭盡全力。這是一個(gè)圖像傳感器內部結構示意圖，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中。 Hayabusa系列是安森美半導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有的Hayabusa系列產(chǎn)品一次曝光就能實(shí)現95dB的動(dòng)態(tài)范圍，多次曝光可以達到120dB。下一代產(chǎn)品一次曝光可望達到110dB，多次曝光可達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)遠光燈的情況下分辨出路邊行人，這對于自動(dòng)駕駛汽車(chē)非常重要。 自動(dòng)駕駛汽車(chē)的另一個(gè)挑戰是夜視。在幾乎沒(méi)有燈光的情況下，視覺(jué)增強就顯得十分重要。安森美半導體新一代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)的近紅外+（NIR+）工藝，在近紅外光電轉換效應提高了4倍。 易先生介紹說(shuō)，自動(dòng)駕駛并不限于乘用車(chē)。物流機器人和大型商業(yè)車(chē)也是重要應用領(lǐng)域。新冠疫情爆發(fā)以后，物流機器人的應用越來(lái)越普及，特別是在一些小區、校園、工業(yè)園區、醫院和機場(chǎng)逐漸開(kāi)始應用。大型商業(yè)車(chē)的發(fā)展速度也非�？�。因為它能保持360度、24小時(shí)監控，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。 機器視覺(jué) 易先生介紹說(shuō)，機器視覺(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入使這個(gè)行業(yè)煥發(fā)了新的活力。特別是在中國，機器視覺(jué)這幾年的發(fā)展速度非常之快。 平板檢測是整個(gè)工業(yè)機器視覺(jué)行業(yè)當中對圖像傳感器最具挑戰性的應用。從1K、2K、4K一直到8K，顯示屏的像素數量逐漸升高。過(guò)去檢測LED面板上的1顆像素需要對應9顆像素（3×3），OLED則對應需要16顆（4×4）甚至25顆（5×5）像素。所以對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。在制造業(yè)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率是降低成本的主要因素。對圖像傳感器來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間內收集信息量越大，生產(chǎn)效率就越高。安森美半導體的PCB檢測圖像傳感器XGS45000是每秒2100萬(wàn)像素，比競爭對手的是500萬(wàn)像素和1300萬(wàn)像素高出數倍。 激光雷達和毫米波雷達 易先生介紹說(shuō)，激光雷達不僅用于汽車(chē)，它在醫療和工業(yè)領(lǐng)域也有著(zhù)廣泛的應用。傳統的激光雷達技術(shù)是APD（雪崩光電二極管），缺點(diǎn)是體積大、功耗高、偵測距離范圍有限、一致性不好。安森美半導體采用的是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)。
據介紹，安森美半導體的激光產(chǎn)品有單點(diǎn)的也有陣列的。單點(diǎn)激光產(chǎn)品在醫療、工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域都有應用。陣列產(chǎn)品有1×12、1×16，最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的SPAD面陣達到400×100，接近圖像傳感器，將來(lái)完全可以實(shí)現有深度信息的圖像。 安森美半導體的毫米波雷達在不同級別自動(dòng)駕駛上都可應用。該公司下一代毫米波雷達的重點(diǎn)應用是L3級自動(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，它與競品相比通道數多出一倍，可以節省50%的mmIC器件，優(yōu)化控制器和線(xiàn)路板，降低總體成本。 易先生總結說(shuō)，安森美半導體非常自豪能夠連續五年榮獲世界最道德企業(yè)稱(chēng)號，是成像方案是市場(chǎng)的領(lǐng)袖，應用領(lǐng)域包括汽車(chē)、機器視覺(jué)和邊緣人工智能。安森美半導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、激光雷達和傳感器融合。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，并對中國市場(chǎng)有堅定的承諾。 |
