汽車(chē)和工業(yè)是安森美最為看重的兩大市場(chǎng)，2019年第1季度分別貢獻(xiàn)了公司全部收入的34%和26%。而為了提供更寬廣的汽車(chē)傳感器陣容，2017年，安森美收購(gòu)了IBM海法研究小組(IBM Research Haifa Lab)在以色列的毫米波研發(fā)中心，用以提供毫米波雷達(dá)方案；2018年5月，又收購(gòu)了愛(ài)爾蘭SensL Technologies公司，其核心技術(shù)之一是單一雪崩光電二極管(SPAD)，具有極強(qiáng)的感光效應(yīng)。
“作為全球唯一一家擁有超聲波、成像、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和傳感器融合等全部感知技術(shù)的公司，安森美的戰(zhàn)略布局是考慮如何提升綜合能力，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。”易繼輝說(shuō)，與傳統(tǒng)手機(jī)圖像傳感技術(shù)過(guò)度追求像素不同，以汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)、邊緣人工智能為代表的新興應(yīng)用對(duì)像素的分辨、理解和判斷能力在不斷提升，創(chuàng)造“超越人眼的新視覺(jué)”，成為了公司的新目標(biāo)。
為自動(dòng)駕駛鋪平道路
按照易繼輝給出的數(shù)據(jù)，目前用于自動(dòng)駕駛的車(chē)輛通常擁有9個(gè)圖像傳感器，下一代將超過(guò)12個(gè)甚至接近20個(gè)，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)ADAS、車(chē)艙內(nèi)攝像機(jī)、視覺(jué)攝像機(jī)和攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)和自動(dòng)駕駛是其主要推動(dòng)力，2018-2022年行業(yè)收入復(fù)合年增長(zhǎng)率將高達(dá)21%，成為CMOS圖像傳感器最大的增長(zhǎng)動(dòng)力所在。相比之下，用于智能手機(jī)的CMOS圖像傳感器在未來(lái)幾年內(nèi)的成長(zhǎng)率僅為2%。同時(shí)，車(chē)輛還將配備至少10個(gè)雷達(dá)傳感器、2個(gè)超聲波和1個(gè)激光雷達(dá)，從而具備360度的智能感知能力，實(shí)現(xiàn)全天候的跟蹤、檢測(cè)和計(jì)算。
第三方市場(chǎng)調(diào)研公司的數(shù)據(jù)顯示，安森美在汽車(chē)成像領(lǐng)域的份額2016年為49%，2018年增長(zhǎng)至62%；感知攝像機(jī)(ADAS、自動(dòng)駕駛)領(lǐng)域，2016年市場(chǎng)份額為63%，2018年則達(dá)到了81%，超過(guò)了豪威科技、索尼等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的總和。
·圖像傳感器
多晶圓堆棧(multi-wafer stacking)、寬動(dòng)態(tài)范圍、近紅外+(NIR+)像素、LED防抖(LFM)和全局快門(mén)，既是安森美目前在圖像傳感器中采用的主要關(guān)鍵技術(shù)，其實(shí)也是那些試圖進(jìn)入汽車(chē)領(lǐng)域的CIS廠商必須具備的能力。而在此前的采訪中，易繼輝還曾表示，AI將會(huì)極大影響當(dāng)前設(shè)計(jì)和制造圖像傳感器的方式，改變?cè)O(shè)計(jì)和構(gòu)建成像方案的方法，使得智能成像和自適應(yīng)成像方案成為創(chuàng)新的一個(gè)新前沿，例如在自適應(yīng)成像中，圖像傳感器將能夠采集并提供只對(duì)AI算法有用和重要的圖像信息。
多晶圓堆棧將把圖像采集、信號(hào)處理、圖像感知和物體識(shí)別等多種性能高度集成在智能終端設(shè)備中成為可能，安森美目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)并量產(chǎn)兩顆芯片堆棧，下一步是將處理器和存儲(chǔ)器也加入其中，實(shí)現(xiàn)三顆堆棧芯片的量產(chǎn)。
寬動(dòng)態(tài)范圍則對(duì)夜間行車(chē)極為關(guān)鍵。在夜間行車(chē)時(shí)，如果遇到相向而行的車(chē)開(kāi)啟大燈時(shí)，在寬動(dòng)態(tài)102dB的情況下，圖像傳感器可以看到路邊行人的輪廓，人工智能算法就可以加以判斷。但如果寬動(dòng)態(tài)在80-90dB之間，人工智能算法就無(wú)法判斷這是行人還是物體，甚至根本看不到實(shí)體的存在。
近紅外+(NIR+)像素、LED防抖(LFM)技術(shù)和全局快門(mén)則構(gòu)成了汽車(chē)智能感知陣營(yíng)。近紅外+(NIR+)像素技術(shù)增加了約4倍NIR敏感度，不必再采用大功率LED補(bǔ)光，大幅提升低照度下圖像清晰度的同時(shí)還降低了功耗；另一方面，由于LED在閃爍的時(shí)候頻率并不一樣，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，所以如果攝像機(jī)和紅綠燈的頻率不吻合，就會(huì)難以捕捉信號(hào)，這對(duì)整車(chē)廠挑戰(zhàn)極大。安森美的做法是在獲取信號(hào)后通過(guò)軟件分析延遲和功耗，在傳感器硬件上直接加以解決。
除了車(chē)外人工視覺(jué)(環(huán)視/后視)、車(chē)外機(jī)器視覺(jué)(ADAS/自動(dòng)駕駛)，易繼輝還特別提到了迅速擴(kuò)展的車(chē)艙內(nèi)應(yīng)用給圖像傳感器帶來(lái)的新機(jī)會(huì)。駕駛員監(jiān)控方面，除了傳統(tǒng)的疲勞檢測(cè)，還新增了疾病檢測(cè)、情緒/生理測(cè)量、安全氣囊精準(zhǔn)調(diào)整、人機(jī)互動(dòng)、虹膜識(shí)別和面部識(shí)別等。乘員監(jiān)控，比如安全帶提醒、兒童在場(chǎng)檢測(cè)、物體和寵物檢測(cè)、視頻電話會(huì)議、出租車(chē)錄像等，都是未來(lái)自動(dòng)駕駛都要涉及到的應(yīng)用。
自動(dòng)駕駛另外一個(gè)需要保障的是功能安全。如果將整個(gè)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的故障率單位標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為100FIT(Failure in Time)，那么子系統(tǒng)就是10FIT，傳感器就是1FIT，這是非常高的要求。盡管可以通過(guò)工程判斷和路測(cè)來(lái)避免風(fēng)險(xiǎn)，但終究不能保證100%的可靠性。安森美聯(lián)合整車(chē)廠，將目前已知的8000+種失效模式植入芯片中以鑒別芯片的可信度。此外，考慮到網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 21434將于2019年底出臺(tái)，安森美在2018年底已經(jīng)推出了具備網(wǎng)絡(luò)安全功能的800萬(wàn)像素圖像傳感器。
·毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)
NR4401是安森美開(kāi)發(fā)的一款自動(dòng)駕駛毫米波雷達(dá)融合方案，具備4個(gè)同步收發(fā)器Tx，考慮到未來(lái)L3-L5級(jí)自動(dòng)駕駛對(duì)長(zhǎng)距、中距和短距毫米波雷達(dá)的需求量會(huì)越來(lái)越多，NR4401采取了可擴(kuò)展設(shè)計(jì)的級(jí)聯(lián)和靈活配置，在單芯片上就可以支持短/長(zhǎng)距雷達(dá)。
得益于對(duì)愛(ài)爾蘭SensL公司的收購(gòu)，安森美在首款200萬(wàn)像素車(chē)規(guī)級(jí)激光雷達(dá)FuseOne中第一次實(shí)現(xiàn)了圖像傳感技術(shù)與激光雷達(dá)的融合。按照易繼輝的說(shuō)法，傳統(tǒng)激光雷達(dá)采用的是特殊材料和雪崩光電二極管(APD)技術(shù)，感光率普遍偏低，且成本動(dòng)輒上萬(wàn)美元。而安森美的目標(biāo)則是將傳統(tǒng)上萬(wàn)美元的激光雷達(dá)降至幾百美元，從而實(shí)現(xiàn)商品化、大眾化。
當(dāng)然，激光雷達(dá)和圖像傳感器只能看見(jiàn)物體，無(wú)法識(shí)別速度，且有著類(lèi)似的缺陷，即容易受到天氣和周邊環(huán)境的影響。而毫米波雷達(dá)則沒(méi)有上述顧慮，對(duì)金屬敏感，能偵測(cè)感知移動(dòng)物體的速度。所以，每種傳感器在智能化設(shè)備中都有其獨(dú)特作用，傳感器融合將成為必然趨勢(shì)。
很顯然，把不同傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，繼而產(chǎn)生最終的判斷和決策，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛必須解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)CIS提供商如果能夠向整車(chē)廠提供包括CIS產(chǎn)品、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)，甚至融合性算法在內(nèi)的一攬子解決方案，汽車(chē)廠商開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛的難度就會(huì)顯著降低，他們對(duì)CIS供應(yīng)商的接受度就會(huì)大幅提升。
機(jī)器看圖的時(shí)代正在到來(lái)
一般來(lái)說(shuō)，今天的成像產(chǎn)品有兩大類(lèi)的應(yīng)用：視覺(jué)(viewing)和感測(cè)(sensing)。視覺(jué)是指人眼視覺(jué)，即拍攝的圖像(圖片和視頻)主要用于為人眼所看并領(lǐng)會(huì)；感測(cè)是指機(jī)器視覺(jué)，即用于算法或機(jī)器學(xué)習(xí)理解而拍攝的圖像。也就是說(shuō)，在人眼視覺(jué)中，圖像是為人眼所見(jiàn)并欣賞的，因此圖像通常需要做到清晰、細(xì)致、色彩豐富且美觀。而在機(jī)器視覺(jué)中，圖像則需提供足夠的信息，例如邊緣、形狀、大小等，用于算法讀取并理解。
機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用非常廣泛且多樣化，除了工廠自動(dòng)化、智能化工廠的發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)還在智能交通、新零售、智能樓宇/家居、機(jī)器人/無(wú)人機(jī)、安防/監(jiān)控、AR/VR/可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域不斷發(fā)展。
安森美半導(dǎo)體在CCD和CMOS兩種圖像傳感器技術(shù)領(lǐng)域均有布局。在易繼輝看來(lái)，CMOS事實(shí)上已取代CCD成為用于中低分辨率和大體量應(yīng)用的主流技術(shù)。但他也同時(shí)提醒行業(yè)說(shuō)，目前市場(chǎng)上有誤解，認(rèn)為CMOS技術(shù)適用于所有應(yīng)用，并人為地去開(kāi)發(fā)并不適合CMOS技術(shù)的產(chǎn)品和應(yīng)用，這種做法是絕對(duì)錯(cuò)誤的。
根據(jù)他的介紹，為了能夠捕捉移動(dòng)物體的清晰圖像，全局快門(mén)技術(shù)已成為機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的基本要求，其效率高低是關(guān)鍵的性能指標(biāo)之一。例如在平板檢測(cè)應(yīng)用中，對(duì)更高分辨率、更佳圖像均勻性和更高快門(mén)速度的需求在不斷提升，其驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自于面板材質(zhì)的轉(zhuǎn)變(由LED過(guò)渡至OLED)和更高分辨率(4K和8K)與生產(chǎn)力的提升，為支持這些需求，高性能小像素技術(shù)至關(guān)重要。
具有4K超高清(4096x2180)分辨率的XGS 8000和具有1200萬(wàn)像素(4096x3072)分辨率的XGS 12000是兩款具有代表性的產(chǎn)品，均采用3.2?m全局快門(mén)CMOS設(shè)計(jì)，能夠完全兼容緊湊的29x29 mm2攝像機(jī)設(shè)計(jì)。而最新的產(chǎn)品則包括功耗3瓦，支持每秒60幀8K視頻的XGS 45000系列，以及專(zhuān)為現(xiàn)代智能手機(jī)顯示屏檢測(cè)而設(shè)計(jì)的5000萬(wàn)像素CCD圖像傳感器KAI-50140。
而在機(jī)器人和電子制造應(yīng)用中，智能相機(jī)和智能視覺(jué)也正成為重要的推動(dòng)因素。如何通過(guò)一個(gè)攝像頭和一顆芯片，在不需要任何補(bǔ)光的前提下，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)五種深度映射技術(shù)：立體視覺(jué)、結(jié)構(gòu)光、飛行時(shí)間(TOF)、Super Depth和雷達(dá)的支持，并不是一件簡(jiǎn)單的事情。
Pandion是安森美最新推出的SPAD陣列激光雷達(dá)，采用了400×100矩陣型感光點(diǎn)，通過(guò)將傳統(tǒng)的LiDAR點(diǎn)云(point cloud)變?yōu)長(zhǎng)iDAR圖像(Image)，使得Pandion在Flash LiDAR時(shí)可感知3米內(nèi)的深度，而當(dāng)切換至掃描式波速控制(Beam Steering)時(shí)，則可以感知100米左右的深度。
“人眼視覺(jué)和機(jī)器視覺(jué)并無(wú)孰優(yōu)孰劣之分，因?yàn)閮烧叻?wù)于不同的目的和應(yīng)用。過(guò)去人眼視覺(jué)主導(dǎo)著成像應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，隨著人工智能的發(fā)展和對(duì)智能邊緣設(shè)備的強(qiáng)勁需求，我們預(yù)期會(huì)有更多機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新。”易繼輝說(shuō)。