圖像傳感器如何實(shí)現(xiàn)智能感知?用技術(shù)融合打破行業(yè)壁壘

圖像傳感器不僅要實(shí)現(xiàn)更敏銳的感知，更要實(shí)現(xiàn)智能化處理。作為智能設(shè)備的眼耳口鼻，人工智能時(shí)代對(duì)于傳感器提出的更高的需求，要提高一個(gè)系統(tǒng)的整體的反饋效率，要從最端側(cè)的傳感器就開(kāi)始下功夫。作為安森美的三大部門(mén)之一的圖像傳感器部門(mén)(ISG)，已經(jīng)于近期更名為智能感知部，將繼續(xù)增強(qiáng)其圖像傳感器的感知能力，并通過(guò)傳感器融合來(lái)滿足未來(lái)應(yīng)用需求。

三大場(chǎng)景和趨勢(shì)組成感知未來(lái)

據(jù)安森美智能感知部全球市場(chǎng)及應(yīng)用工程副總裁易繼輝先生分享，圖像傳感器、深度感知和傳感器融合是未來(lái)感知發(fā)展的三大趨勢(shì)。而圖像傳感器的主要應(yīng)用場(chǎng)景也將發(fā)生變化，從手機(jī)開(kāi)始拓展到汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)和邊緣人工智能的應(yīng)用。而且這些新的市場(chǎng)應(yīng)用于手機(jī)想比有一個(gè)不同：手機(jī)廠商雖然宣傳自己的像素級(jí)別達(dá)到了2000萬(wàn)像素，但是人眼的識(shí)別能力僅在1600萬(wàn)像素左右，但汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)等應(yīng)用對(duì)于圖像傳感器的像素識(shí)別要求是越高越好。因此未來(lái)圖像傳感器的主要市場(chǎng)將逐漸從手機(jī)過(guò)渡到汽車(chē)等市場(chǎng)應(yīng)用中。​

​寬廣產(chǎn)品線滿足融合之勢(shì)

對(duì)于安森美而言，不僅要在某些傳感器的技術(shù)上深度研發(fā)，更要提高產(chǎn)品線的廣度。2017年安森美收購(gòu)了IBM的海法研究小組的以色列研究中心，獲得了毫米波雷達(dá)的方案;2018年5月收購(gòu)愛(ài)爾蘭SensL Technologies公司，獲得了SPAD(單一光電雪崩二極管)的核心技術(shù)。據(jù)易繼輝先生介紹，安森美是目前全球唯一一家擁有所有感知技術(shù)的公司。這樣的寬廣的產(chǎn)線，并不會(huì)給安森美帶來(lái)困擾，恰恰正是迎合了傳感器融合的趨勢(shì)。傳統(tǒng)的公司會(huì)主攻某一個(gè)領(lǐng)域，比如毫米波雷達(dá)的公司只會(huì)專(zhuān)注于毫米波雷達(dá);激光雷達(dá)的公司只會(huì)專(zhuān)注于激光雷達(dá)。但比如說(shuō)在汽車(chē)的應(yīng)用場(chǎng)景中，是需要多種不同的傳感器來(lái)一起協(xié)作實(shí)現(xiàn)智能感知的，僅僅依賴于某一類(lèi)傳感器在某些氣候條件下就會(huì)無(wú)法滿足和覆蓋其感知需求。因?yàn)榘采罁碛兴懈兄夹g(shù)，所以可以打破行業(yè)的壁壘，在內(nèi)部就實(shí)現(xiàn)傳感器融合的解決方案。易繼輝表示，安森美的戰(zhàn)略布局是提升綜合能力達(dá)到極致，以寬廣的產(chǎn)品陣容滿足客戶全方位的需求，而不是滿足于在某一個(gè)領(lǐng)域做到極致，這種戰(zhàn)略布局也是其未來(lái)的優(yōu)勢(shì)之一。​

​傳感器融合降低汽車(chē)電子應(yīng)用成本

汽車(chē)市場(chǎng)雖然最近銷(xiāo)量上表現(xiàn)疲軟，但是聚焦在每臺(tái)汽車(chē)上來(lái)看，智能化程度是越來(lái)越高的，未來(lái)必然會(huì)成為半導(dǎo)體的巨大市場(chǎng)機(jī)遇。尤其是在感知這一部分，需要大量的產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)支持。​

​據(jù)易繼輝先生介紹，汽車(chē)發(fā)展主要在三個(gè)方向：一是車(chē)外的人工視覺(jué)，提供給駕乘者看的環(huán)視、后視等;二是車(chē)外的機(jī)器視覺(jué)，包括ADAS、自動(dòng)駕駛。三是艙內(nèi)監(jiān)控，包括疲勞監(jiān)控、人機(jī)互動(dòng)(Human Machine Interaction)、虹膜識(shí)別(Iris Detection)和人臉識(shí)別等。安森美半導(dǎo)體的核心技術(shù)Clarity+能夠把視覺(jué)(Viewing)和汽車(chē)感知(Sensing)技術(shù)結(jié)合?，F(xiàn)在市場(chǎng)上通用的方案是使用兩個(gè)相機(jī)，而安森美的NR4401里一個(gè)相機(jī)既可以做到機(jī)器視覺(jué)信號(hào)又能提供人工視覺(jué)信號(hào)。在毫米波雷達(dá)方面，安森美的產(chǎn)品也通過(guò)融合提供了低成本的優(yōu)勢(shì)。據(jù)悉，目前市場(chǎng)需要4個(gè)發(fā)射器，而安森美只需要2個(gè)就能達(dá)到相同的效果。隨著L2、L3、L4和全自動(dòng)駕駛的需求增長(zhǎng)，以后的長(zhǎng)距、中距和短距的毫米波雷達(dá)隨著它的成本降低需求量會(huì)越來(lái)越多。在激光雷達(dá)方面，安森美的FuseOne是目前市場(chǎng)第一款達(dá)到車(chē)規(guī)級(jí)的產(chǎn)品，這款產(chǎn)品采用固態(tài)雷達(dá)，不需要機(jī)械式雷達(dá)掃描，完全可以使用閃光的方式，因此成本相較傳統(tǒng)激光雷達(dá)從幾萬(wàn)美金降低到了幾百美金。

安森美于今年推出了一個(gè)全新的矩陣型激光雷達(dá)產(chǎn)品Pandion，采用固態(tài)光源Flash可以感知三米內(nèi)的深度，通過(guò)掃描式的波速控制(Beam Streeing)則可以感知到100米左右的深度。從一個(gè)LiDAR應(yīng)用到另一個(gè)應(yīng)用的要求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)各不相同，但都需要能夠有效檢測(cè)返回信號(hào)并生成圖像的傳感器。有效的設(shè)置是使用具有靜態(tài)或“凝視”接收器的掃描發(fā)射器的設(shè)置。因此，需要成像傳感器陣列來(lái)提供在這些系統(tǒng)中形成凝視接收器元件的定時(shí)信息。安森美Pandion是一種帶有集成CMOS元件的成像SPAD陣列。它由400 x 100陣列的可單獨(dú)尋址的SPAD像素組成。該芯片具有使用逐列讀出的讀出架構(gòu)，因此40k陣列元件僅需要100個(gè)讀出通道。易繼輝先生表示，將激光雷達(dá)矩陣化是第一步，以后LiDAR point cloud的將會(huì)逐漸被LiDAR Image取代。​

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圖像傳感器是整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)復(fù)雜程度最高的技術(shù)，需要將光子和電子相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)互換，這里面包含了很多數(shù)字、模擬、濾光、透鏡和堆棧等等前沿技術(shù)。安森美正在將不同類(lèi)型的傳感器進(jìn)行融合，未來(lái)還會(huì)再傳感器上集成處理器和存儲(chǔ)器等資源。因?yàn)閾碛袑拸V的產(chǎn)品線，所以與其它廠商比起來(lái)，安森美來(lái)做這樣的事情更便捷一些，而這種技術(shù)融合的解決方案的推出，相信對(duì)于自動(dòng)駕駛、機(jī)器視覺(jué)和邊緣AI都將起到推動(dòng)的作用。​