汽车成像的创新技术

日前，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（Sammy Yi）向媒体介绍了在过去一年里，安森美半导体的超声波、成像、毫米波雷达、激光雷达（LiDAR）及传感器融合等智能感知技术，在汽车、机器视觉、边缘人工智能（Edge AI）等领域的新动态，以及安森美半导体最新的智能感知发展策略。

智能感知产品部

安森美半导体主要分为三个产品部门：电源方案部（PSG），先进方案部（ASG），智能感知部（ISG），其中，智能感知部是增长最快的部门。智能感知部门有三个主要的市场方向：汽车、机器视觉和边缘人工智能。汽车行业是属于非常传统和老旧的行业，但是最近几年，由于电力化和智能化，使这个行业产生了新的动力，特别是智能化，各种感知产品的应用，使汽车变得更加安全、更加舒适。这个市场成长也非常快。汽车的智能感知方面的成长速度远比汽车本身的成长速度快得多，就是因为汽车采用新技术的速度非常快。

机器视觉也是一个历史悠久的行业，因为工业4.0时代，再加上自动化、人工智能的导入，使这个行业有了新的动力、新的活力，成长速度也非常快。特别是在中国，机器视觉这几年的发展非常快。

边缘人工智能是新兴市场，主要是由人工智能、5G、IoT等新技术导入后开发出新的应用，发展非常迅速，经常隔几天、隔几个礼拜就会有新客户打电话来说他们有新的想法和应用，希望得到帮助。这是非常有潜力的市场。在这些核心市场上，智能感知部门已经做了非常长时间的布局和投入。

安森美半导体在重要的智能感知上都有解决方案。超声波属于另外的产品部门，智能感知部门做成像、毫米波雷达、激光雷达和传感器融合。如果把人工智能比作大脑，智能感知部则是为大脑提供眼睛的部门。

汽车智能感知

日本非常有名的第三方市场调研公司TSR做的市场调研结果。分为两个市场，一是汽车成像市场，专门给人眼看的，如驾驶员、乘客、后视、环视、电子后视镜。安森美半导体在全球占>60%的市场份额；二是汽车感知，也就是给人工智能和机器视觉用的感知系统，安森美半导体占全球>80%的市场份额，而且还在逐年扩大。

ADAS摄像头、倒车摄像头、环视360度，监控、电子车镜、驾驶员监控、乘务员监控、车内的、毫米波雷达和激光雷达等技术，构成了日益强大的汽车感知系统。现在最好的汽车感知系统已经远远超过人类的感知，能够时刻不间断地监控周围环境，这是人类驾驶员远做不到的。而且驾驶员经常会有注意力不集中、疲劳的时候，感知系统则不会有这样的问题。所以，有理由相信，未来的自动驾驶很可能会比人类驾驶更安全，这是其中一个原因，就是它的感知系统越来越丰富，越来越全面，而且越来越强大。安森美半导体为整个汽车提供全面的智能感知方案。

汽车成像的挑战非常多，有三个比较突出的方面。一是宽动态。大家开车的经验经常是，路的方向是固定的，在路上开车时没有办法控制太阳什么时候在哪个方向，有的时候就需要逆着太阳开。在自动驾驶时，这样的情况对摄像头的要求就非常得高。从暗到亮，从车库、隧道出来，如果宽动态不够，可能根本没有办法看到或者只能看到暗处，或者只能看到亮处。二是环境条件，车要能在东北零下几十度的环境开，也能够在沙漠开或者南方高温条件下开。三是对图像传感器来说很独特的挑战：辨别LED指示牌、交通灯。现在包括中国、欧洲、美国、日本、其他国家在公路上都已经开始实行电子管控牌，都是用LED，对人来讲非常舒服，老远就看得清清楚楚，很明亮。但这样的LED因为闪烁频率没有标准，不一样。所以，图像传感器有的时候容易因为频率不同步，经常捕捉不到信号。对驾驶员人眼来看没有太大问题，但对机器视觉就是很大的挑战。过去的方案都是在软件里来解决，现在解决方案都已经做到芯片级了，做到硬件里面去直接解决掉。

安森美半导体不光只是提供单一的产品，比如图像传感器和信号处理器，还提供很多其他的器件，包括二极管、LDO、电源管理IC。另一个优势是，在设计新的下一代图像处理器时，可以和其他产品部门合作，来探讨怎么样开发相应的电子产品、器件，使摄像头能够达到最优化。这是其他图像处理器公司没有办法做到的。所以能够给客户提供一站式的服务以及最优化的系统设计方案，再加上安森美半导体做汽车元器件历史非常悠久，其他元器件的车规、功能安全已经能够实现ASIL-B程度，所有元器件都是按照公司统一的质量系统，拥有统一的可靠性能，统一的售后服务提供给客户，客户非常喜欢这个模式。

这些年，安森美半导体在行业属于第一个先做起生态系合作伙伴系统的公司。目前已经开发超过50家合作伙伴，从光学镜片到信号处理器，I/O、Interface接口、SoC处理器、软件系统，都已经有很多的合作伙伴。

从汽车行业来讲，安森美半导体提供一整套图像传感器方案，有超过十多年的技术投入，有时间和道路的验证以及功能安全、网络安全的领先，安森美半导体持续不断地在技术、产品质量、功能安全和网络安全领域辛勤耕耘。

机器视觉及边缘人工智能

接下来易总介绍了工业机器视觉和边缘人工智能市场。

一家欧洲的第三方调研公司Yole Development的数据显示，安森美半导体在工业机器视觉领域的市场份额也是第一。工业4.0、工业自动化、人工智能使机器视觉市场快速发展，特别是在国内。边缘人工智能几乎每年会出现一些新领域，比如新零售、智慧农业、畜牧业和农业都开始了智能化。一些新兴设备，特别是在新冠状病毒以后的后疫情时期有一些大的趋势：一是远程化，远程教学、远程医疗会越来越普遍；二是无人化，例如无人送货车、无人商店，减少人和人之间的接触，即无接触化。不需要开门抓手把，不需要去推门，减少一些传染。还有一方面就是COVID-19的检测，安森美半导体现在和世界上很多公司都在合作开发COVID-19病毒检测设备。

平板检测是整个工业机器视觉行业中，对图像传感器最有挑战性的应用。它从1k、2k、4k一直到8k，像素在逐渐扩大。检测过程分两步：第一步是暗检测，上电前主要检测一些指纹、划痕和其他物理上的问题；第二步是上电以后，特别是在OLED，加上最新的AMOLED（Active Matrix OLED）。LED是有一个亮板在后面作为发光源，而OLED，特别是AMOLED，它的每个像素都是一个单独发光源。像素和像素之间发光的强度和色彩的均匀度都要能够很准确地侦测出来，这就对图像传感器的要求非常高。过去检测LED面板上的1颗像素，对应需要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。

再介绍一下过去的大趋势。上图就是1.3英寸固定尺寸的图像传感器在这些年的发展趋势。同样图像传感器的分辨率在逐年提升，从过去的200万像素，到500万、800万、1200万，现在达到超过2000万。二是噪声导数，相当于图像质量，在同样大小的尺寸下的图像传感器逐年随着像素的增大，图像质量也是不断地提高。带宽也是在逐年提高。一个很好的例子，29×29mm²标准的工业用摄像头，在十年以前可能只是200万像素，后来逐渐增加到300万、500万、1200万，今年已经能够用到1600万像素。安森美半导体的每代产品都是这样在逐渐提高，能实现这样的结果最主要的是靠技术的推动。

激光雷达和毫米波雷达

接下来易总介绍了激光雷达方面的进展。激光雷达的传统用的技术是雪崩光电二极管（APD）。它的缺点是体积大、功耗高、侦测距离范围有限、一致性不好。安森美半导体使用的技术是SiPM（硅光电倍增管），优势在于它的增益是APD的1万倍，灵敏度是APD的2000倍，工作电压要求非常低，只要30V，而APD要250V。它的一致性非常好，特别在大批量生产的时候可以批量化。

安森美半导体激光产品有单点的，在医疗、工业、汽车都有应用，还有新开发出来的阵列，1×12或1×16，下一代的激光雷达都会用到这样的产品。最新开发出来的叫做SPAD面阵，是400×100，已经和图像传感器差不多了，相当于是一个图像，将来完全可以实现有深度信息的图像。

最后，易总简单介绍了毫米波雷达。毫米波雷达的适用范围有：L1、L2、L3、L4、L5。在不同自动驾驶的级别上有不同的应用。安森美半导体下一代毫米波雷达产品的重点放在L3上。安森美半导体的技术叫“MIMO+”，是新开发的专利技术。它能够提供4D的信息，R是距离，V是速度，A是角度，E是高度，能够提供四维信息，用于L3层级的自动驾驶。

安森美半导体的MIMO+和竞争对手比较，加上实际通道、虚拟通道，要比竞争对手多一倍的通道。同样性能的毫米波雷达，安森美半导体的产品可以节省50%的mmIC器件、减少优化控制器、线路板，可以降低总成本。安森美半导体也会开发雷达信号处理，对外联接接口是按照行业标准，不管是现有标准还是未来发展标准。

最后，易继辉副总裁总结说：“安森美半导体非常自豪能够连续五年获得世界最道德企业之一；在重要的领域，我们的成像方案是市场的领袖，包括汽车、机器视觉、边缘人工智能；我们是提供完整的感知模式及方案的供应商，例如超声波、成像、毫米波雷达、激光雷达和传感器融合；我们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。我们对中国市场有坚定的承诺，我们有3个制造厂和庞大的销售团队，售后服务团队，有顶级的技术、支持和应用开发工程师。”