安森美半導體創(chuàng)新技術應對汽車感知新挑戰(zhàn)

說到安森美半導體，業(yè)內(nèi)人士估計都會想到其領先的電源IC。事實上，除了為行業(yè)提供超強的電源半導體以外，安森美半導體6年前切入的新業(yè)務傳感器也取得了快速的發(fā)展。

特別的，在汽車領域，安森美半導體圖像傳感器已占據(jù)了超過60%的市場份額，目前市場上超過80%的汽車ADAS圖像傳感器都是安森美半導體提供的。

安森美半導體是如何實現(xiàn)這一驕人成績的？其傳感器產(chǎn)品又有哪些獨到之處？

日前，安森美半導體舉辦智能感知策略和方案發(fā)布會，其智能感知部全球市場和應用工程副總裁易繼輝（Sammy Yi）先生接受21ic電子網(wǎng)采訪，詳細解讀了安森美半導體傳感器的制勝之道。

從摩托羅拉分拆出來的半導體新興領袖

安森美半導體的前身是摩托羅拉半導體，1999年從摩托羅拉拆分出來后于2000年在美國納斯達克上市。經(jīng)過20年的發(fā)展，安森美半導體已躋身前20大集成器件制造商，位列第13位（2019年市場份額數(shù)據(jù)）。

安森美半導體產(chǎn)品主要分為三個部門：電源方案部（PSG），先進方案部（ASG），智能感知部（ISG）。

相比電源產(chǎn)品部51%的收入貢獻，智能感知部還有很大的上升空間，但成長速度最快。安森美半導體智能感知部成立于2014年，是通過一些戰(zhàn)略性兼并、并購而得。

擁有2000多項專利的現(xiàn)代圖像傳感器發(fā)明者

雖然安森美半導體的智能感知部成立才六年，但在成像傳感器行業(yè)卻擁有40多年的悠久歷史，具有2000多項成像專利。

從其收購兼并的部分來看，安森美半導體的成像傳感器技術可以追溯到柯達的首款百萬像素CCD，JPL為了阿波羅登月開發(fā)出的全球首款CMOS圖像傳感器（1993年），全球首款專用在汽車上的車規(guī)級CMOS圖像傳感器（2005年）等。

可以看出，安森美半導體在圖像傳感器發(fā)展歷程中創(chuàng)造了很多行業(yè)第一，憑借著這些技術積淀，到目前，安森美半導體已經(jīng)給市場提供了超過5億件圖像傳感器。

從三年前開始，安森美半導體又陸續(xù)收購了IBM在以色列的毫米波雷達研發(fā)中心，以及專注于飛行時間（ToF）激光雷達傳感器開發(fā)的愛爾蘭SensL公司，從而將傳感器產(chǎn)品擴展到雷達傳感器領域。

安森美半導體智能感知部門有三個主要的市場：汽車、機器視覺和邊緣人工智能。

安森美半導體在汽車智能感知領域的領先地位

在汽車成像市場（專門給人眼看），安森美半導體的圖像傳感器擁有超過60%的市場份額，在汽車感知領域（人工智能和機器視覺），安森美半導體圖像傳感器占全球市場份額超過80%。

2019年，在汽車市場銷售了近一億顆傳感器，以全球汽車銷售量平均6，500萬輛來算，平均一輛車就有安森美半導體的2個攝像頭。

另外，安森美半導體推出了Hayabusa系列新產(chǎn)品，它革命性地實現(xiàn)了高動態(tài)范圍，是目前市場上具有最高的寬動態(tài)效果且具有網(wǎng)絡安全功能的圖像傳感器。

創(chuàng)新技術應對汽車感知新挑戰(zhàn)

時下的汽車就像一個架在四個輪子上的計算機，要想讓這個汽車擁有超強的感知能力，離不開各種傳感器。

例如，ADAS攝像頭、倒車攝像頭、環(huán)視360度，監(jiān)控、電子車鏡、駕駛員監(jiān)控、乘務員監(jiān)控、車內(nèi)的毫米波雷達和激光雷達。

單就汽車成像而言，目前面臨著三大挑戰(zhàn)，

一是寬動態(tài)，例如從灰暗的地庫開到正對太陽強光的戶外，夜晚在對向遠光大燈照射下感知樹蔭下的行人，這些都需要圖像傳感器具有高動態(tài)范 圍。

二是環(huán)境溫度，汽車既要能適應零下幾十度的極寒天氣，也要能適應動輒上百度的惡劣環(huán)境。三是應對LED指示牌、交通燈對圖像傳感器的挑戰(zhàn)。

三是應對LED指示牌、交通燈對圖像傳感器的挑戰(zhàn)。

上圖顯示Hayabusa傳感器所采用的先進技術，

在這種先進技術支持下，Hayabusa系列產(chǎn)品一次曝光就能實現(xiàn)95dB，經(jīng)過多次曝光可以達到120dB，下一代產(chǎn)品一次曝光有望能夠達到110dB，多次曝光可以達到140dB。

Hayabusa所實現(xiàn)的寬動態(tài)范圍可以讓汽車感知更準確，幫助實現(xiàn)更高的安全性。

從上圖可以看出，Hayabusa傳感器的寬動態(tài)范圍讓汽車可以從昏暗地道中“看到”外面強光中的清晰場景，大大提高的安全性。

另外一個挑戰(zhàn)來自夜視，在幾乎沒有光的情況下，傳感器如何去“看見”目標？安森美半導體新開發(fā)出的近紅外 （NIR ）工藝，將近紅外光電轉(zhuǎn)換效應提高了4倍。

從圖中可以看出，采用安森美半導體NIR 技術的傳感器（下半部分），可以清晰看到?jīng)]有光環(huán)境下的目標物體，避免了安全事故的發(fā)生。

安森美半導體傳感器在機器視覺及邊緣計算領域的創(chuàng)新方案

工業(yè)4.0、工業(yè)自動化、人工智能使機器視覺市場快速發(fā)展。同時，邊緣人工智能不斷地向新領域擴展，例如新零售，智慧農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)都開始了智能化的轉(zhuǎn)化。

一些新興設備，特別是在新冠狀病毒以后的后疫情時期，都出現(xiàn)了遠程化、無人化的趨勢，這些都要求邊緣人工智能能力。而這一切都離不開傳感器的支持。

據(jù)第三方調(diào)研公司YoleDevelopment的數(shù)據(jù)，安森美半導體在工業(yè)機器視覺領域的市場份額是第一位。

從1.3英寸固定尺寸圖像傳感器的發(fā)展趨勢來看，分辨率在逐年提升，從過去的200萬像素，500萬，800萬，1200萬，現(xiàn)在超過2000萬。同時，在同樣尺寸下圖像傳感器隨著像素的增大，圖像質(zhì)量也在不斷提高，帶寬也在逐年提高。

安森美半導體最新推出的XGS系列圖像傳感器，從200萬像素到4500萬像素，有11款不同像素產(chǎn)品。

該系列具有一個獨特的優(yōu)勢，客戶只需要兩塊線路板設計就能支撐11款不同的傳感器，在設計上節(jié)省了大量的成本和時間。

另外一個創(chuàng)新是，在29×29mm2攝像頭中可以放進1600萬像素傳感器。

上圖是安森美半導體即將推出的一款4K產(chǎn)品的寬動態(tài)效果圖。在這種強光環(huán)境下，人眼是不能看的，但這款圖像傳感器不僅能夠看清場景，連燈絲都能看得非常清楚。

在0.2cd/cm2光照量非常低和190，000cd/cm2光照量非常高兩種情況并存時，兩處場景都能看清，遠遠超過了人眼能力。

安森美半導體超低功耗傳感器ARX3A0，功耗不到2.5mW/s/幀，而且有自動喚醒功能，平時在休眠狀態(tài)，不耗費任何電，一旦發(fā)覺到有物體移動時，會自己喚醒，同時采用了NIR 制程，夜間成像效果也非常好。它的尺寸也非常小，1/10英寸，成本很低。

傳統(tǒng)的激光雷達使用的技術是APD，也叫雪崩光電二極管。它的缺點是體積大、功耗高、偵測距離范圍有限、一致性不好。

安森美半導體采用了SiPM（硅光電倍增管），優(yōu)勢在于它的增益是APD的1萬倍，靈敏度是APD的2000倍，工作電壓要求非常低，只要30V，而APD則要250V。它的一致性非常好，特別在大批量生產(chǎn)的時候有助于批量化。

在激光雷達產(chǎn)品上，安森美半導體可以提供整體、系統(tǒng)的方案。

在激光雷達功能框架圖中，安森美半導體公司在激光源、激光素發(fā)射、激光素接收的器件上與合作伙伴合作，其他電子線路和激光接收器則是由安森美半導體自己開發(fā)。

除了激光雷達，安森美半導體還提供毫米波雷達，適用范圍有：L1、L2、L3、L4、L5。在不同自動駕駛的級別上有不同的應用。安森美半導體的專有毫米波雷達技術 “MIMO ”，能夠提供4D信息，可用于L3層級的自動駕駛。

與競爭方案相比，安森美半導體的MIMO 加上實際通道、虛擬通道，要比競爭對手多一倍的通道。同樣性能的毫米波雷達，安森美半導體的可以節(jié)省50%的mmIC器件、減少優(yōu)化控制器、線路板，可以降低總體的成本。

我們也會開發(fā)雷達信號處理，我們的對外聯(lián)接接口是按照行業(yè)標準，不管是現(xiàn)有標準還是未來發(fā)展標準。

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