Al集成圖像傳感器意欲何為？

張一迪

索尼近日宣布將推出兩款A(yù)l圖像傳感器，代號為IMX500和IMX501.號稱是全球首款具備智能視覺的川圖像傳感器。索尼方面表示，這兩款CMOS產(chǎn)品的首批目標(biāo)用戶是零售商和工業(yè)客戶，比如亞馬遜Go無人商店，其應(yīng)用場景包括訪客統(tǒng)計、交通狀況和人流量熱圖繪制等，未來將把IMX500打造成一個簡單的單應(yīng)用設(shè)備，即專門應(yīng)對復(fù)雜和多樣化任務(wù)的專用AI硬件，具備處理和分析更復(fù)雜任務(wù)的能力，而不僅局限于運(yùn)行基礎(chǔ)算法。

緊接著，索尼和微軟又宣布他們將為共同的客戶開發(fā)解決方案。據(jù)了解，索尼將在IMX500嵌入微軟的AzureAI，從而在智能相機(jī)和其他設(shè)備的圖像中提取有效信息。

索尼借圖像傳感器進(jìn)軍產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

這款A(yù)I圖像傳感器將不會應(yīng)用到手機(jī)設(shè)備中，目標(biāo)人群為零售商與工業(yè)用戶。

這是索尼在AI領(lǐng)域交上的第一份作業(yè)。去年11月，索尼宣布成立索尼AI事業(yè)部，以推動AI的開發(fā)和基礎(chǔ)研究工作。當(dāng)時索尼方面就曾表示將在影像和傳感器解決方案上推動現(xiàn)有業(yè)務(wù)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型，并開發(fā)全新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

索尼業(yè)務(wù)與創(chuàng)新副總裁MarkHanson表示，這款A(yù)I圖像傳感器將不會應(yīng)用到手機(jī)設(shè)備中，目標(biāo)人群為零售商與工業(yè)用戶。目前，IMX500已經(jīng)出貨給索尼的合作伙伴，而MX501將會在今年6月份出貨。

業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，索尼是想通過這項(xiàng)技術(shù)擺脫對手機(jī)等消費(fèi)電子市場的依賴，向具有更廣闊前景的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)軍。據(jù)悉，盡管市場的不確定性猶存，但索尼仍然計劃將其傳感解決方案業(yè)務(wù)在芯片業(yè)務(wù)中的占比從目前的4%提高到2026年的30%。

索尼在圖像傳感器領(lǐng)域長期保持領(lǐng)先優(yōu)勢，日本調(diào)研公司Techno Systems Research 2019年CMOS圖像傳感器市場報告顯示，索尼以49.1%的份額排名第一。索尼選擇與AI技術(shù)相結(jié)合，一是為繼續(xù)領(lǐng)跑圖像傳感器領(lǐng)域，二是要拓展自身業(yè)務(wù)板塊，同時提高其產(chǎn)品技術(shù)能力。

“索尼將AI技術(shù)集成于CMOS圖像傳感器的難度之一是需要利用3D堆疊技術(shù)（例如3D-IC TSV方案）實(shí)現(xiàn)邏輯電路芯片（包括計算和存儲功能）與像素陣列芯片（感光功能）的三維集成?！丙溎匪棺稍僀EO王懿在接受《中國電子報》記者采訪時說道。

3D堆疊技術(shù)的核心包括晶圓級鍵合、層間互聯(lián)技術(shù)——硅通孔（TSV）等。索尼在2017年發(fā)布了CMOS圖像傳感器IMX400，它采用了業(yè)界先進(jìn)的三層堆疊結(jié)構(gòu)——像素芯片+DRAM（存儲芯片）+ISP（圖像處理芯片），這意味著索尼已經(jīng)具備了將計算及存儲芯片集成于CMOS圖像傳感器的實(shí)力。

Al讓傳感器更加智能

將AI集成于CMOS圖像傳感器，可以讓傳統(tǒng)傳感器升級為智能傳感器。

隨著電子產(chǎn)品對“視覺”功能投入比重逐年遞增，圖像傳感器作為攝像頭模組的核心部件，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。那么圖像傳感器對AI技術(shù)的集成相比傳統(tǒng)傳感器有何提升？又有哪些技術(shù)難點(diǎn)？

王懿認(rèn)為，將AI技術(shù)集成于CMOS圖像傳感器，可以讓傳統(tǒng)傳感器升級為智能傳感器，同時邊緣計算將演變?yōu)閭鞲衅鞫擞嬎?。通過將數(shù)據(jù)處理過程“前置”至傳感器端，應(yīng)用開發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的處理、更高的系統(tǒng)效率、更好的隱私保護(hù)，并降低數(shù)據(jù)傳輸延遲、節(jié)省系統(tǒng)功耗、減少網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，以降低系統(tǒng)硬件的成本，從而從傳感器端實(shí)現(xiàn)智能硬件及物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)“芯”和創(chuàng)新。

賽迪顧問人工智能產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理鄒德寶認(rèn)為，該圖像傳感器由像素芯片和邏輯芯片組成，能夠輸出元數(shù)據(jù)（圖像數(shù)據(jù)的語義信息），減少數(shù)據(jù)量、解決隱私問題，并能提高精度，將成為邊緣AI領(lǐng)域的理想選擇。

賽迪智庫集成電路研究所研究員麻堯斌博士向記者指出，從電路設(shè)計來說，AI圖像傳感器配備了具有AI圖像分析和處理功能的邏輯芯片，電路功能的增加將使得邏輯層的設(shè)計復(fù)雜度升高。從生產(chǎn)工藝來說，索尼通過晶圓減薄、Cu-Cu連接和堆疊晶圓等技術(shù)（Wa-fer- on -Wafer）來構(gòu)建芯片，其中堆疊晶圓包含帶有光敏像素芯片的晶圓和DSP、ISP以及內(nèi)存等電路的晶圓，工藝復(fù)雜度將顯著提升，同時具備DSP功能的邏輯層可能會采用更高的工藝制程。

智能傳感器有助提升“云化”能力

微軟入局云計算多年，一方面欲通過Azure擴(kuò)張其云服務(wù)版圖;另一方面則要加碼其“云+端”戰(zhàn)略布局。

索尼新推出的CMOS圖像傳感器與微軟Azure AI又會碰撞出怎樣的火花？索尼方面表示，將在IMX500中嵌入微軟的Azure AI，從而在智能相機(jī)和其它設(shè)備的圖像中提取有效信息。同時，開發(fā)管理智能相機(jī)的APP，并采用Azure的IoT和感知服務(wù)完善IMX500傳感器，能為企業(yè)級客戶擴(kuò)展視頻分析的范圍和能力。

“AI圖像傳感器使得在高速AI處理下進(jìn)行實(shí)時對象跟蹤等應(yīng)用成為可能，同時可以根據(jù)用戶的要求選擇不同的AI模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取?！甭閳虮笙蛴浾咧赋?，這些特點(diǎn)將讓AI圖像傳感器未來在工業(yè)、零售業(yè)和汽車等行業(yè)得到應(yīng)用，具體可用于倉庫庫存檢測、入流監(jiān)控、駕駛行為監(jiān)控等應(yīng)用場景。鄒德寶認(rèn)為，Al圖像傳感器未來在智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能零售、資產(chǎn)追蹤、公共安全等方面均有應(yīng)用空間。

據(jù)介紹，配備AI圖像傳感器的相機(jī)在獲取信息后，可使用邊緣計算與云計算兩種方法在終端上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。需要加快速度時，可通過使用邊緣計算或云處理的方式來減少分析數(shù)據(jù)的時間。

微軟人局云計算多年，一方面在通過Azure擴(kuò)張其云服務(wù)版圖;另一方面則是加碼其“云+端”的戰(zhàn)略布局。據(jù)了解，微軟在“端”上的定位是覆蓋各種類型的設(shè)備，端是云的出口，云要持續(xù)發(fā)展，與端緊密結(jié)合是大勢所趨，與索尼在圖像傳感器上達(dá)成合作也是微軟在拓展端邊能力上關(guān)鍵的一步棋。

智能手機(jī)和相機(jī)是索尼傳感器的主要應(yīng)用終端，新推出的AI圖像傳感器的目標(biāo)用戶是企業(yè)級用戶，索尼此舉意在拓展自身業(yè)務(wù)邊界，微軟在AI云服務(wù)上的實(shí)力將成為其有力抓手。

圖像傳感器處在3D半導(dǎo)體技術(shù)的最前沿，是AI發(fā)展的重要抓手。隨著索尼與微軟的合作走向產(chǎn)品化，AI圖像傳感器又一次引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。產(chǎn)品是否已進(jìn)入量產(chǎn)階段？未來它能否成為傳感器領(lǐng)域的“香餑餑”？讓我們拭目以待。