一文詳解安森美的智能感知技術

安森美半導體（On Semiconductor）可以說是一家老牌的半導體廠商。1999年，安森美半導體從摩托羅拉公司剝離，2000年在納斯達克上市。目前該公司在全球擁有雇員32000人，年收入59億美元。安森美主要由三個業務部門組成：電源方案部、模擬方案部和智能感知部（ISG），其中智能感知部占安森美半導體公司總營收的13.6%。近日，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）先生向我們介紹了該部門的技術優勢及應用市場趨勢。

首先我們了解一下該部門名稱的演變。ISG本來稱作圖像感知部（Image Sensing Group），現在稱作智能感知部（Intelligent Sensing Group）。雖然英文縮寫相同，但其含義大相徑庭。簡言之，為了適應市場趨勢的變化，該部門已經不限于圖像傳感技術，而是通過并購、研發等手段延伸到了更廣泛的傳感技術，包括CMOS和CCD圖像傳感器、 圖像信號處理器、雷達和激光雷達，廣泛用于汽車、工業、醫療和航空/國防等市場。今天，易先生就汽車、機器視覺和邊緣人工智能三個領域介紹了安森美的智能感知技術。

智能汽車

近幾年，智能汽車/自動駕駛技術快速發展，預計相關的半導體市場年復合增長率超過20%。針對這一市場，安森美布局了最寬泛的傳感器陣容，包括超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達以及攝像頭系統，并致力于多傳感器融合技術。

在這些傳感技術當中，成像系統仍將擔當主要角色。據易先生介紹，安森美半導體的成像技術最突出的優勢是具有最大的動態范圍。例如，在下圖的隧道場景中，只有高動態范圍的成像才能讓處理單元分辨出前方目標物體，如墻壁、車輛和行車道，保證汽車行駛安全。又如，夜間駕駛通常是要求高動態范圍最高的場景，攝像頭必須同時探測黑暗中非常暗的物體，以區分直接照明物。安森美技術在這樣的場景中動態范圍約102dB，處于行業領先位置。

安森美的另一項成像技術是近紅外+ （NIR+） 像素技術。它可以增加約4倍 NIR 靈敏度，適合夜間成像，可以使用用更少的LED照明以節省電能。該技術可用于駕駛員監控和乘員監控，極微光適用于360度感知。

安森美還有一項獨特的LFM（LED Flicker Mitigation）技術，即LED防抖技術。以交通燈或紅綠燈為例，如果攝像機的頻率和紅綠燈的頻率不吻合就捕捉不到信號，無法識別交通信息。所以，在汽車LFM對整車廠而言是非常大的挑戰。安森美目前的技術可以在獲取信號后從軟件分析延遲（Latency）和功耗，從傳感器硬件上直接解決LED閃爍問題。

在用于自動駕駛的毫米波雷達的方面，安森美的一款產品現在處于客戶評估階段。它的優勢是可以降低整個系統的成本。目前市場上的產品需要4個發射器，而安森美的方案只需要兩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，以后的長距、中距和短距的毫米波雷達隨著它的成本降低需求量越來越多，在汽車上的應用也會越來越多。

在激光雷達方面，安森美是通過收購來實現的。收購的這家激光雷達的公司本身已有十幾年的歷史了，原來它在醫療設備雷達市場占有率最高。收購以后，激光雷達技術轉入到汽車應用。這款產品是目前市場上第一款達到車規的激光雷達。而且這款產品使固態雷達成為現實，成本降到幾百美金。

機器視覺

易先生介紹說，工業機器視覺和邊緣人工智能的應用非常廣泛。近幾年隨著人工智能的開發，工業機器視覺和邊緣人工智能越來越受到業界重視。除了傳統工廠自動化、智能化工廠的發展，機器視覺還在智能交通、新零售、智能樓宇/家居、機器人（無人機、服務機器人、工業用機器人、送貨機器人、合作機器人）等領域不斷發展。目前，安森美半導體，憑借全方位的產品陣容，成為工業機器視覺的領袖。

例如，安森美最新推出的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。它的性能非常好，包括高寬動態，低功耗架構、低噪聲。同時，安森美半導體擁有全系列像素的傳感器產品，客戶的一個攝像機可以支持多種分辨率。9x29mm是工業上使用的標準相機尺寸?，F在的一個困境是，由于尺寸的限制，相機更新換代非常困難。XGS傳感器系列采用緊湊占位，在同樣29x29mm尺寸內提供更高的像素點，可以達到1600萬像素。目前，1200萬、800萬像素的傳感器都已經在量產。

邊緣人工智能

易先生介紹說，目前AI技術、5G、IoT（物聯網）不斷發展，云端、物端、邊緣計算也應運而生。云端計算速度非常高，感知、識別或判斷、決策、行動這四個步驟都在會云端得以處理，但它的問題是大量數據送到云端成本非常高，延時性也不好。邊緣設備有兩種：一是處理密集型，有些設備像機器人的電池儲電量非常高，對傳感器智能和功耗要求并不高；另外一種是IoT的，這些設備有時會放在一個地方一兩年，因此對功耗的要求非常高，同時對靈活性要求也非常高的。

AR0430、AR0431就是為IoT設計的，其幀數可以在1幀至120幀之間調節。它的速率非常高，可達到每秒250幀左右，具有成本優勢。其次是功耗低，現在在1幀的情況下少于2.5毫安。而且它有運動檢測功能，可以自動喚醒。沒人的時候它處于休眠狀態，而一旦有人運動它便可以快速自動喚醒，立即進入照相狀態。另外，它還使用到 NIR+技術，來保證有效的夜間成像。最后，芯片尺寸非常小，幾乎可以隱藏起來。

最后，隨著人工智能的發展，智能機器人需要具有空間感，也就是能夠獲取3D信息。目前深度映射技術有五種方法：立體視覺、結構光、飛行時間、Super Depth和雷達。安森美的Super Depth技術只需要一個攝像頭和一個芯片，不需要補光就可以同時提供彩色圖像和深度圖像。

至于激光雷達，安森美今年剛剛推出的一個叫做Pandion的產品，是矩陣型的。固態光源Flash可以感知三米內的深度，掃描式的波速控制 （Beam Steering）則可以感知到100米左右的深度。因為它采用了矩陣型感光點，形成400×100的矩陣。區別于傳統的點云（point cloud），安森美的激光雷達已經形成了圖像了。