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智能感知弄潮儿 在汽车、机器视觉及边缘AI中表现如何?

http://www.ec.hc360.com2020年10月22日18:55 来源:刘东方T|T

    疫情期间,为了降低接触感染的风险,许多智能应用随之兴起并且被大量运用到实际场景中,例如在医院等场地传递货物的无人驾驶汽车等。在这些智能应用的背后离不开智能感知方案的加持。

    作为在成像传感器领域有着超40年历史的半导体企业——安森美半导体在近期透露了,其在智能感知领域近一年来的系列技术方案及成果。安森美半导体在全球半导体行业集成器件制造商的排名逐年上升,并向着进入前十的目标迈进。

  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(SammyYi)

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(SammyYi)

    安森美半导体智能感知部全球市场及应用工程副总裁易继辉表示,安森美半导体的全系列智能感知方案包括图像传感器、激光雷达、毫米波雷达以及传感器融合等完整的系列产品。此外不光提供单一的产品,安森美半导体还提供涉及二极管、LDO、电源管理IC以及与众多生态合作伙伴打造的光学镜片、处理器、软件等,从而可输出“端到端”的方案。

    在安森美主要的核心产品部门中,智能感知部(ISG)是其在2014年通过一些战略性的兼并、并购成立的,可以说有着超过40年的经验历史并创造了许多成果。

    在图像传感器领域,安森美半导体在1993年研发出行业的一款CMOS图像传感器;2005年开发出全球首  款专用在汽车上的车规级CMOS图像传感器;迄今为止已经研发出超过5亿件图像传感器。

    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。接下来,我们对安森美半导体智能感知方案在这三个领域中的应用做浅析。

      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(SammyYi)

    汽车感知需求的爆发式增长

    传感器或是雷达在汽车应用中随着安全、智能、舒适等需求剧增,而变得更加重要与常见。

    据调研数据显示,安森美半导体在汽车成像市场占据全球超过60%的市场份额;在汽车感知市场占据全球超过80%的市场份额。显然,汽车市场是安森美半导体发力的主战场。

    “很多人都在讲,未来的汽车已经不像传统的汽车了,而是一个架在四个轮子上的计算机。我认为,更严格的定义应该是:架在四个轮子上,而且具有极其强有力的感知能力的计算机。”易继辉强调。

    如何理解?从过去这些年一步步走过来,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汽车感知系统已经远远超过人类的感知,未来的自动驾驶很可能会比人类驾驶更安全。这也正来自于感知系统日渐丰富与强大的作用。

    在汽车自动驾驶场景中,成像需要满足多样化的要求,包括外部感知、内部感知和增强视觉等等,主要难题集中在三个方面:

    一是超宽动态范围,要能快速适应从暗到亮的环境;

    二是环境条件。汽车可能会在寒冷的东北地区、高温的沙漠地区、高湿度的南方地区行驶,要求汽车成像系统在恶劣环境中能正常工作;

    三是图像传感器要能辨别LED指示牌、交通灯。许多国家的公路已经采用电子管控牌使用LED背光源,因闪烁频率不同步,图像传感器有时会捕捉不到信号,对机器视觉造成挑战。

    安森美半导体开发的Hayabusa技术,可提供高动态范围及减少LED闪烁,一次曝光能实现95dB,多次曝光之后可达到120dB。而下一代产品的一次曝光有望达到110dB,多次曝光将达到140dB,创造了行业领  先的指标,同时也是全球第  一个可实现网络安全的图像传感器。

    针对夜视没有等的情况,安森美半导体研发出新一代产品:近红外+(NIR+)工艺,在近红外光电转换效应提高了4倍,来达到用在汽车上的安全保障。

    另外,在国内日渐流行的智能驾驶舱方面,安森美半导体推出两款百万像素的产品,其中AR0144AT在整个业界用量是大的一款。智能驾驶舱里的一个挑战是,摄像头尺寸太大了,一般大常在18×18cm3,小的也要3×3cm3。为此安森美半导体联合合作伙伴开发了0.5×0.5cm3小型摄像头。

    在自动驾驶领域,易继辉表示:“从L1到L5,传感器的数量和种类都是不断增加。大的差别在L3和L4,L4一定需要激光雷达,在L4时已能处理所有极限情况,但对网络安全要求更高。对L3,激光雷达只是一个选项,而且仍需要驾驶员的辅助。”为此,安森美半导体开发了一种叫做“MIMO+”的专利技术,能够提供4D的信息:距离(R)、速度(V)、角度(A)和高度(E),用于L3层级的自动驾驶。

    从汽车行业来讲,我们提供一整套的图像传感器方案,有超过十多年的技术投入,我们在时间和道路的验证,功能安全、网络安全的领  先,不断在技术、产品质量、功能安全和网络安全领域耕耘。

    易继辉强调,安森美半导体不只是提供单一的产品,比如图像传感器和信号处理器(ISP),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,使摄像头能够达到优化,这也是用户选择安森美半导体模式的主要原因。

    可以说,安森美半导体是业内第  一个先做起生态系合作伙伴系统的企业。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。

    机器视觉及边缘人工智能大力投入

    随着工业4.0建设步伐不断推进,机器视觉市场快速发展,边缘人工智能压在不断地应用在新的领域中。特别是在后疫情时期有一些大的趋势:一是远程化;二是无人化;三是病毒检测。

    平板检测是整个工业机器视觉行业中,对图像传感器有挑战性的应用。从1K、2K、4K一直到8K像素逐渐扩大。像素和像素之间发光的强度和色彩的均匀度需要准确地侦测出来,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。

    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。

    在这方面,安森美半导体有着长时间的积累:全局快门,在高速运动下使图像不会有拖影;内校正,实现像素内的校正;工艺节点,从110纳米到65纳米,再到45纳米甚至更小,即成本、尺寸、耗电量都在逐年下降;背照式,在同样尺寸下分辨率越来越高,像素尺寸越来越小;堆栈架构,以后就不光是两维空间了,而是三维、堆栈式、两次堆栈等。

    安森美半导体近期新的XGS系列图像传感器,从200万像素一直到4500万像素,有11款不同像素的产品。该系列大的特点,在于客户只需要两块线路板设计就能支撑11款不同的传感器,节省了大量的成本和时间。

    同样,在激光雷达产品上,安森美半导体也按照传统的产品战略提供整体、系统的方案激光产品有单点的,例如在医疗、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。

    新开发出来的产品叫做SPAD面阵,是400×100,与图像传感器差不多,相当于是一个图像,将来完全可以实现有深度信息的图像。

    在毫米波雷达中,其适用范围有: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是放在L3上,其“MIMO+”技术能够提供4D信息(R:距离,V:速度,A:角度,E:高度),用于L3层级的自动驾驶。

    总结:为AI提供眼睛 推动智能发展

    安森美半导体是成像方案市场的领袖企业,包括在汽车、机器视觉、边缘人工智能都有着卓越的产品及系统解决方案。并且基于其投入的多年经验及超强供应链,让更多的用户选择它有了更多的理由。

    如果把人工智能比作大脑,安森美就是为大脑提供眼睛的部门。“很有幸能赶上这样的好时代,能够为人类进步和AI进一步发展做出相应贡献。”易继辉表示。

责任编辑:刘婷婷

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