安森美半导体创新技术应对汽车感知新挑战

说到安森美半导体，业内人士估计都会想到其领先的电源IC。事实上，除了为行业提供超强的电源半导体以外，安森美半导体6年前切入的新业务传感器也取得了快速的发展。

特别的，在汽车领域，安森美半导体图像传感器已占据了超过60%的市场份额，目前市场上超过80%的汽车ADAS图像传感器都是安森美半导体提供的。

安森美半导体是如何实现这一骄人成绩的？其传感器产品又有哪些独到之处？

日前，安森美半导体举办智能感知策略和方案发布会，其智能感知部全球市场和应用工程副总裁易继辉（Sammy Yi）先生接受21ic电子网采访，详细解读了安森美半导体传感器的制胜之道。

从摩托罗拉分拆出来的半导体新兴领袖

安森美半导体的前身是摩托罗拉半导体，1999年从摩托罗拉拆分出来后于2000年在美国纳斯达克上市。经过20年的发展，安森美半导体已跻身前20大集成器件制造商，位列第13位（2019年市场份额数据）。

安森美半导体产品主要分为三个部门：电源方案部（PSG），先进方案部（ASG），智能感知部（ISG）。

相比电源产品部51%的收入贡献，智能感知部还有很大的上升空间，但成长速度最快。安森美半导体智能感知部成立于2014年，是通过一些战略性兼并、并购而得。

拥有2000多项专利的现代图像传感器发明者

虽然安森美半导体的智能感知部成立才六年，但在成像传感器行业却拥有40多年的悠久历史，具有2000多项成像专利。

从其收购兼并的部分来看，安森美半导体的成像传感器技术可以追溯到柯达的首款百万像素CCD，JPL为了阿波罗登月开发出的全球首款CMOS图像传感器（1993年），全球首款专用在汽车上的车规级CMOS图像传感器（2005年）等。

可以看出，安森美半导体在图像传感器发展历程中创造了很多行业第一，凭借着这些技术积淀，到目前，安森美半导体已经给市场提供了超过5亿件图像传感器。

从三年前开始，安森美半导体又陆续收购了IBM在以色列的毫米波雷达研发中心，以及专注于飞行时间（ToF）激光雷达传感器开发的爱尔兰SensL公司，从而将传感器产品扩展到雷达传感器领域。

安森美半导体智能感知部门有三个主要的市场：汽车、机器视觉和边缘人工智能。

安森美半导体在汽车智能感知领域的领先地位

在汽车成像市场（专门给人眼看），安森美半导体的图像传感器拥有超过60%的市场份额，在汽车感知领域（人工智能和机器视觉），安森美半导体图像传感器占全球市场份额超过80%。

2019年，在汽车市场销售了近一亿颗传感器，以全球汽车销售量平均6，500万辆来算，平均一辆车就有安森美半导体的2个摄像头。

另外，安森美半导体推出了Hayabusa系列新产品，它革命性地实现了高动态范围，是目前市场上具有最高的宽动态效果且具有网络安全功能的图像传感器。

创新技术应对汽车感知新挑战

时下的汽车就像一个架在四个轮子上的计算机，要想让这个汽车拥有超强的感知能力，离不开各种传感器。

例如，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。

单就汽车成像而言，目前面临着三大挑战，

一是宽动态，例如从灰暗的地库开到正对太阳强光的户外，夜晚在对向远光大灯照射下感知树荫下的行人，这些都需要图像传感器具有高动态范 围。

二是环境温度，汽车既要能适应零下几十度的极寒天气，也要能适应动辄上百度的恶劣环境。三是应对LED指示牌、交通灯对图像传感器的挑战。

三是应对LED指示牌、交通灯对图像传感器的挑战。

上图显示Hayabusa传感器所采用的先进技术，

在这种先进技术支持下，Hayabusa系列产品一次曝光就能实现95dB，经过多次曝光可以达到120dB，下一代产品一次曝光有望能够达到110dB，多次曝光可以达到140dB。

Hayabusa所实现的宽动态范围可以让汽车感知更准确，帮助实现更高的安全性。

从上图可以看出，Hayabusa传感器的宽动态范围让汽车可以从昏暗地道中“看到”外面强光中的清晰场景，大大提高的安全性。

另外一个挑战来自夜视，在几乎没有光的情况下，传感器如何去“看见”目标？安森美半导体新开发出的近红外 （NIR ）工艺，将近红外光电转换效应提高了4倍。

从图中可以看出，采用安森美半导体NIR 技术的传感器（下半部分），可以清晰看到没有光环境下的目标物体，避免了安全事故的发生。

安森美半导体传感器在机器视觉及边缘计算领域的创新方案

工业4.0、工业自动化、人工智能使机器视觉市场快速发展。同时，边缘人工智能不断地向新领域扩展，例如新零售，智慧农业、畜牧业和农业都开始了智能化的转化。

一些新兴设备，特别是在新冠状病毒以后的后疫情时期，都出现了远程化、无人化的趋势，这些都要求边缘人工智能能力。而这一切都离不开传感器的支持。

据第三方调研公司YoleDevelopment的数据，安森美半导体在工业机器视觉领域的市场份额是第一位。

从1.3英寸固定尺寸图像传感器的发展趋势来看，分辨率在逐年提升，从过去的200万像素，500万，800万，1200万，现在超过2000万。同时，在同样尺寸下图像传感器随着像素的增大，图像质量也在不断提高，带宽也在逐年提高。

安森美半导体最新推出的XGS系列图像传感器，从200万像素到4500万像素，有11款不同像素产品。

该系列具有一个独特的优势，客户只需要两块线路板设计就能支撑11款不同的传感器，在设计上节省了大量的成本和时间。

另外一个创新是，在29×29mm2摄像头中可以放进1600万像素传感器。

上图是安森美半导体即将推出的一款4K产品的宽动态效果图。在这种强光环境下，人眼是不能看的，但这款图像传感器不仅能够看清场景，连灯丝都能看得非常清楚。

在0.2cd/cm2光照量非常低和190，000cd/cm2光照量非常高两种情况并存时，两处场景都能看清，远远超过了人眼能力。

安森美半导体超低功耗传感器ARX3A0，功耗不到2.5mW/s/帧，而且有自动唤醒功能，平时在休眠状态，不耗费任何电，一旦发觉到有物体移动时，会自己唤醒，同时采用了NIR 制程，夜间成像效果也非常好。它的尺寸也非常小，1/10英寸，成本很低。

传统的激光雷达使用的技术是APD，也叫雪崩光电二极管。它的缺点是体积大、功耗高、侦测距离范围有限、一致性不好。

安森美半导体采用了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则要250V。它的一致性非常好，特别在大批量生产的时候有助于批量化。

在激光雷达产品上，安森美半导体可以提供整体、系统的方案。

在激光雷达功能框架图中，安森美半导体公司在激光源、激光素发射、激光素接收的器件上与合作伙伴合作，其他电子线路和激光接收器则是由安森美半导体自己开发。

除了激光雷达，安森美半导体还提供毫米波雷达，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。安森美半导体的专有毫米波雷达技术 “MIMO ”，能够提供4D信息，可用于L3层级的自动驾驶。

与竞争方案相比，安森美半导体的MIMO 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，安森美半导体的可以节省50%的mmIC器件、减少优化控制器、线路板，可以降低总体的成本。

我们也会开发雷达信号处理，我们的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。

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