聚焦三大應用市場，安森美半導體重新定義智能感知業(yè)務

單祥茹

安森美半導體的前身是摩托羅拉半導體，1999年從摩托羅拉半導體分拆。20年后，總收人近60億美元的安森美半導體成功進入美國《財富》500強。在過去的五六年間安森美半導體的產(chǎn)值增長近一倍，汽車和工業(yè)是公司非常重要的兩個業(yè)務板塊。其中，來自汽車市場的收入占總收入的約1/3，工業(yè)市場約占比1/4，通信市場約占比1/5。之所以形成這樣的市場布局，與安森美半導體的業(yè)務劃分緊密相關(guān)。公司有三大產(chǎn)品部門，包括電源方案部（PSG）、模擬方案部（ASG）和智能感知部（ISG）。據(jù)安森美半導體智能感知部全球市場及應用工程副總裁易繼輝（Sammy YI）介紹，安森美半導體在整個電源行業(yè)表現(xiàn)非常出色。去年，公司將圖像傳感器部門（ISG， Image Sensor Group）更名為智能感知部門（Intelligent Sensing Group）。這不僅僅是名稱上的更改，而是表明公司在感知業(yè)務領(lǐng)域即將推出全新的市場策略和解決方案。

智能傳感器、深度感知、傳感器融合是感知未來發(fā)展的三個趨勢。智能傳感器已被廣泛應用于汽車、機器視覺、邊緣人工智能三個領(lǐng)域。而重賦內(nèi)涵的安森美半導體智能感知部亦將這三大應用市場作為接下來的主攻方向?！霸谶@三個板塊中，全球世界500強的客戶，包括一些新型創(chuàng)新企業(yè)都是我們的客戶。我們的目標是‘創(chuàng)造超越人眼的視覺’。當然，有一些功能現(xiàn)在已經(jīng)完全超過了，但這只是我們技術(shù)開發(fā)的開始。”易繼輝表示。

汽車市場策略：提供感知和視覺總體解決方案

現(xiàn)在，應用于汽車上的智能感知元器件越來越多。目前安森美半導體為啟用自動駕駛的車輛配有9個圖像傳感器，下一代正在開發(fā)的產(chǎn)品將超過12個，另有約20個正處于研發(fā)階段。同時還配備有10個雷達，至少2個超聲波，將來也會配置至少1個激光雷達。這樣的裝備使得汽車的感知能力甚至超過駕駛員。駕駛員的視線范圍一般只能覆蓋前方180度，最大也就是200度左右，而汽車的智能感知能力可以做到360度無死角，并且是全天候工作?！案兄夹g(shù)搭配人工智能，未來自動駕駛和智能駕駛一定會比人類更可靠、更安全，只是現(xiàn)階段技術(shù)還尚未成熟?！币桌^輝說。

在汽車智能感知應用上，安森美半導擁有寬廣的汽車傳感器陣容。據(jù)易繼輝介紹，2018年，安森美半導體產(chǎn)品占整個超聲波行業(yè)市場份額的60%?！?017年通過收購IBM海法研究小組（IBM Research Haifa Lab）在以色列的毫米波研發(fā)中心，安森美半導體擁有了毫米波雷達方案。2018年5月，公司再次出手收購了愛爾蘭SensL Technologies公司，該公司的核心技術(shù)之一是SPAD（單一光電雪崩二極管），產(chǎn)品具有非常高的感光效應。因此，安森美半導體是迄今全球唯一一家擁有所有感知技術(shù)的公司。我們的戰(zhàn)略布局是進一步提升綜合能力，使其達到極致，以寬廣的產(chǎn)品陣容滿足客戶全方位的需求，而不是僅僅在某一個領(lǐng)域做到極致。這是我們的戰(zhàn)略布局，也是我們未來的一個優(yōu)勢?！币桌^輝表示。

圖像傳感器力爭實現(xiàn)動態(tài)范圍最大化：圖像傳感器是整個半導體行業(yè)復雜程度最高的技術(shù)，其中包含很多前沿技術(shù)，它需要將光子和電子二者結(jié)合，把光轉(zhuǎn)換成電，再把電轉(zhuǎn)換成光。光轉(zhuǎn)換成電以后，通過數(shù)字線路和模擬線路進行傳輸。據(jù)易繼輝介紹，安森美半導體已經(jīng)可以做到兩個芯片堆棧，并已經(jīng)在批量生產(chǎn)。三個芯片堆棧的量產(chǎn)很快也會實現(xiàn)，接下來還將把處理器、存儲器等加載到圖像傳感器中。

寬動態(tài)最早是滿足汽車應用的需求，現(xiàn)在寬動態(tài)已經(jīng)不光局限在汽車應用上，還延伸至邊緣人工智能和工業(yè)領(lǐng)域。簡單來說，寬動態(tài)是指一個圖片上亮和暗的比差。用手機從室內(nèi)拍攝窗外的時候，一般室外景物拍攝清晰時但室內(nèi)拍攝效果卻是一片漆黑，若保證室內(nèi)清晰窗外效果就一片空白，原因就是手機的寬動態(tài)不夠。

夜間行車，特別是遇到相向而行的車開啟大燈的時候。在寬動態(tài)102dB的情況下，可以看到路邊行人的輪廓，那人工智能就可以判別左邊有行人。但如果寬動態(tài)在90dB或80dB，人工智能算法就沒有辦法判斷這是人，甚至看不到左邊這個實體的存在。所以，寬動態(tài)汽車在應用中非常重要。

功能安全和網(wǎng)絡安全雙管齊下：從易繼輝提供的第三方市場調(diào)研數(shù)據(jù)可以看出，安森美半導體在安森美半導體在汽車視覺和感知領(lǐng)域已經(jīng)處于絕對的市場領(lǐng)先地位。2016年，智能感知部門在汽車視覺（Viewing）和感知攝像機（Sensing）兩個市場的總體市占率達到50%02018年，市占率上升到62%，如果只看機器視覺（ADAS+自動駕駛），已經(jīng)擁有超過80%的市場份額。

在汽車應用中除了性能之外，功能安全也至關(guān)重要。自動駕駛不僅要可靠，更要可信。要做到可信，就要從最底層的元件做起。另外，隨著汽車智能化進程的加快，網(wǎng)絡安全也變得越來越重要。對于一輛自動駕駛的汽車而言，如果有黑客控制汽車或者在系統(tǒng)上做一些手腳，將會造成極大的危害。據(jù)易繼輝介紹，安森美半導體是全球第一個把網(wǎng)絡安全功能增加到圖像傳感器中的半導體公司，目前產(chǎn)品已經(jīng)處于量產(chǎn)階段。

加大汽車生態(tài)系統(tǒng)建設：建立汽車生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴關(guān)系非常重要。目前，安森美半導體的生態(tài)系統(tǒng)分為三個層面：第一，在產(chǎn)品上的對接，即新開發(fā)的產(chǎn)品必須與合作伙伴的新產(chǎn)品對接;第二，在產(chǎn)品線路圖上的對接，即新產(chǎn)品的線路圖與友商的下一代新產(chǎn)品的線路圖對接;第三，也是最深層次的合作，即產(chǎn)品概念上的契合，在產(chǎn)品定義之前就與合作伙伴展開合作。

建立全面的汽車智能感知陣容：目前汽車電子的應用主要針對三個方向，一是車外的人工視覺，包括環(huán)視、后視;二是車外的機器視覺，包括ADAS、自動駕駛。三是艙內(nèi)監(jiān)控，除了傳統(tǒng)的駕駛員疲勞監(jiān)控，還有疾病檢測、情緒/生理檢測，安全氣囊精準調(diào)整、人機互動（Human Machine Interaction）、虹膜識別（IrisDetection）和人臉識別等。另外對乘員的監(jiān)控、寵物檢測、機器人出租車（robot taxi）的很多的功能等都屬于艙內(nèi)監(jiān)控。

近紅外+（NIR+）像素技術(shù)是應用于汽車領(lǐng)域的重要技術(shù)，汽車在夜間行駛時對近紅外傳感器的有極高的要求。安森美半導體的近紅外頻段在850納米至940納米之間，增加了約4倍的近紅外靈敏度。

現(xiàn)在的圖像傳感器主要包括兩項技術(shù)，即卷簾式快門和全局快門技術(shù)。全局快門是一次性即時捕捉所有的信號。卷簾快門是逐行掃描，在拍攝高速運轉(zhuǎn)的物體時，圖像會變形，但如果采用全局快門，拍攝出的效果會非常清晰?！捌?、八年前，就是因為這項技術(shù)我們在工業(yè)掃描行業(yè)擁有超過60%的市場占有率?，F(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至第八代。與競爭對手相比，我們至少領(lǐng)先兩代。該技術(shù)將很快應用到汽車上，主要針對駕駛員疲勞監(jiān)控功能?！币桌^輝說。

毫米波雷達在自動駕駛中將扮演重要角色。安森美半導體正處于客戶評估階段的一款產(chǎn)品，其主要優(yōu)勢是能降低整個系統(tǒng)的成本。目前市場需要4個發(fā)射器，該產(chǎn)品只需2個就能達到同樣效果。隨著L2、L3、L4和全自動駕駛的需求增長，長距、中距和短距毫米波雷達的需求量將越來越多，安森美半導體的成本優(yōu)勢將愈發(fā)突出。

安森美半導體的激光雷達是通過收購獲得的，產(chǎn)品原在醫(yī)療設備市場上擁有最高占有率?，F(xiàn)在，這項技術(shù)將轉(zhuǎn)人到汽車應用，并且成為市場上第一款達到車規(guī)的激光雷達。由于采用固態(tài)雷達，這款產(chǎn)品的成本大約到幾百美元，在一個動不動就需要上萬美元的激光雷達市場，實在是自動駕駛行業(yè)的一大利好，其接下來的竟爭力不容小覷。

工業(yè)機器視覺市場策略：以產(chǎn)品的不可取代性占領(lǐng)市場制高點

隨著人工智能的開發(fā)，工業(yè)機器視覺和邊緣人工智能越來越受到業(yè)界重視。除了傳統(tǒng)工廠自動化、智能化工廠的發(fā)展，機器視覺還在智能交通、新零售、智能樓宇/家居、機器人等領(lǐng)域不斷發(fā)展。安森美半導體憑借全方位的產(chǎn)品陣容，在工業(yè)機器視覺市場表現(xiàn)亮眼。

與汽車市場一樣，安森美半導體在工業(yè)機器視覺市場擁有寬廣的產(chǎn)品陣容。既有CMOS圖像傳感器，又有CCD圖像傳感器，可達到上千萬的VGA（視頻圖像分辨率）。

其中，安森美半導體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。具有高寬動態(tài)、低功耗架構(gòu)、低噪聲等特點。同時，安森美半導體擁有全系列像素的傳感器產(chǎn)品，客戶的一個攝像機可以支持多種分辨率。29×29mm是工業(yè)上使用的標準相機尺寸，在這么小的尺寸下實現(xiàn)高像素是一件極其困難的事情。據(jù)易繼輝介紹，XGS傳感器系列采用緊湊占位，在同樣29×29mm尺寸內(nèi)像素點明顯提高?，F(xiàn)在PYTHON系列可以達到1200萬像素，XGS系列可以達到1600萬像素，且均已量產(chǎn)。而PYTHON系列是目前市場上唯一一個在29×29mm尺寸上做到1600萬像素的產(chǎn)品。XGS 45000系列像素非常高，功耗低僅有3瓦，支持8K視頻。以PCB檢測為例，使用2000萬像素傳感器只能看到其中一部分，至少需要2個攝像頭或兩次曝光，僅用一個XGS 45000系列即可檢測PCB的全貌。

KAI-50140 CCD圖像傳感器是一款5000萬像素的CCD圖像傳感器。CCD的優(yōu)勢是圖像質(zhì)量非常高，主要應用于高端相機，但成本也很高?，F(xiàn)在的典型應用主要用于4K平板檢測。4K平板檢測現(xiàn)在已經(jīng)從LED過渡到OLED，OLED和LED最大的區(qū)別是LED有背光源，而OLED是每個像素本身帶一個光源。由于每個光源的均勻度是不一樣的，給檢測帶來了挑戰(zhàn)。要保證在檢測的時候能夠看得非常清楚，將LED光源的不均勻度分辨出來，現(xiàn)在只有CCD圖像傳感器能夠做到。KAI-50140 CCD圖像傳感器的優(yōu)勢將在這一領(lǐng)域得到充分體現(xiàn)。

邊緣人工智能策略：加快新產(chǎn)品開發(fā)進程壯大產(chǎn)品線

隨著AI技術(shù)、5G、IoT（物聯(lián)網(wǎng)）的不斷發(fā)展，云端、物端、邊緣計算技術(shù)應運而生。云端計算速度非常高，感知、識別或判斷、決策、行動這四個步驟都可在云端進行處理，但最大的問題是大量數(shù)據(jù)送到云端成本非常高，延時性也不好，邊緣計算應運而生?，F(xiàn)在的邊緣設備主要有兩種，一種是處理密集型，對傳感器智能和功耗要求并不高，但需要終端有更高的處理能力。另一種是IoT設備，對耗電量有苛刻的要求，同時對靈活性也有非常高的要求，能隨時喚醒。

AR0430、AR0431是安森美半導體專為IoT設計的傳感器。最大的特點是低功耗，一幀時只有8毫安，而且其幀數(shù)可以在1幀至120幀之間調(diào)節(jié)，典型的應用是家中的監(jiān)控相機，無人時相機不工作，一旦有人走動就會觸動它開啟。

另一款安森美半導體正在開發(fā)的傳感器產(chǎn)品，主要用于邊緣人工智能應用，產(chǎn)品類似全局快門，實際上是卷簾式快門，但功能相當于全局快門，速率非常高，每秒約250幀左右。低成本、小尺寸、低功耗是它的另一大特色，在1幀的情況下功耗小于2.5毫安，芯片尺寸小到幾乎可以隱藏起來。因使用到NIR技術(shù)，夜間成像也有了保證。另外，該產(chǎn)品還有運動檢測以及自動喚醒功能。

SPAD陣列激光雷達（LiDAR）Pandion是安森美半導體今年剛剛推出的一個產(chǎn)品，固態(tài)光源Flash可以感知3米內(nèi)的深度，掃描式的波速控制（Beam Steering）則可以感知到100米左右的深度。因采用了矩陣型感光點，形成400×100的矩陣，區(qū)別于傳統(tǒng)的點云（point cloud），該激光雷達可以形成圖像。易繼輝表示：“這是我們走的第一步，把激光雷達矩陣化，變成圖像，以后我們提到的可能就不是LiDAR pointcloud，而是LiDAR image。”

門禁、閘口人臉識別的防偽是安森美半導體產(chǎn)品在人工智能深度感知上的一個應用嘗試。它們用相機同時提供彩色圖像和深度圖像，2D相片識別后為平面的，沒有深度的數(shù)據(jù)，因此，安森美半導體則通過CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡）深度學習提高感知的可靠性。

對于安森美半導體智能感知部門而言，在至關(guān)重要的應用領(lǐng)域一一汽車自動駕駛、工業(yè)機器視覺、邊緣人工智能，以完整的感知模式及成像方案，包括超聲波、成像、毫米波雷達、激光雷達和傳感器融合，全方位服務市場和客戶，應是其重新定義該部門的最大目標。