一文详解安森美的智能感知技术

安森美半导体（On Semiconductor）可以说是一家老牌的半导体厂商。1999年，安森美半导体从摩托罗拉公司剥离，2000年在纳斯达克上市。目前该公司在全球拥有雇员32000人，年收入59亿美元。安森美主要由三个业务部门组成：电源方案部、模拟方案部和智能感知部（ISG），其中智能感知部占安森美半导体公司总营收的13.6%。近日，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（Sammy Yi）先生向我们介绍了该部门的技术优势及应用市场趋势。

首先我们了解一下该部门名称的演变。ISG本来称作图像感知部（Image Sensing Group），现在称作智能感知部（Intelligent Sensing Group）。虽然英文缩写相同，但其含义大相径庭。简言之，为了适应市场趋势的变化，该部门已经不限于图像传感技术，而是通过并购、研发等手段延伸到了更广泛的传感技术，包括CMOS和CCD图像传感器、 图像信号处理器、雷达和激光雷达，广泛用于汽车、工业、医疗和航空/国防等市场。今天，易先生就汽车、机器视觉和边缘人工智能三个领域介绍了安森美的智能感知技术。

智能汽车

近几年，智能汽车/自动驾驶技术快速发展，预计相关的半导体市场年复合增长率超过20%。针对这一市场，安森美布局了最宽泛的传感器阵容，包括超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达以及摄像头系统，并致力于多传感器融合技术。

在这些传感技术当中，成像系统仍将担当主要角色。据易先生介绍，安森美半导体的成像技术最突出的优势是具有最大的动态范围。例如，在下图的隧道场景中，只有高动态范围的成像才能让处理单元分辨出前方目标物体，如墙壁、车辆和行车道，保证汽车行驶安全。又如，夜间驾驶通常是要求高动态范围最高的场景，摄像头必须同时探测黑暗中非常暗的物体，以区分直接照明物。安森美技术在这样的场景中动态范围约102dB，处于行业领先位置。

安森美的另一项成像技术是近红外+ （NIR+） 像素技术。它可以增加约4倍 NIR 灵敏度，适合夜间成像，可以使用用更少的LED照明以节省电能。该技术可用于驾驶员监控和乘员监控，极微光适用于360度感知。

安森美还有一项独特的LFM（LED Flicker Mitigation）技术，即LED防抖技术。以交通灯或红绿灯为例，如果摄像机的频率和红绿灯的频率不吻合就捕捉不到信号，无法识别交通信息。所以，在汽车LFM对整车厂而言是非常大的挑战。安森美目前的技术可以在获取信号后从软件分析延迟（Latency）和功耗，从传感器硬件上直接解决LED闪烁问题。

在用于自动驾驶的毫米波雷达的方面，安森美的一款产品现在处于客户评估阶段。它的优势是可以降低整个系统的成本。目前市场上的产品需要4个发射器，而安森美的方案只需要两个就能达到同样效果。随着L2、L3、L4和全自动驾驶的需求增长，以后的长距、中距和短距的毫米波雷达随着它的成本降低需求量越来越多，在汽车上的应用也会越来越多。

在激光雷达方面，安森美是通过收购来实现的。收购的这家激光雷达的公司本身已有十几年的历史了，原来它在医疗设备雷达市场占有率最高。收购以后，激光雷达技术转入到汽车应用。这款产品是目前市场上第一款达到车规的激光雷达。而且这款产品使固态雷达成为现实，成本降到几百美金。

机器视觉

易先生介绍说，工业机器视觉和边缘人工智能的应用非常广泛。近几年随着人工智能的开发，工业机器视觉和边缘人工智能越来越受到业界重视。除了传统工厂自动化、智能化工厂的发展，机器视觉还在智能交通、新零售、智能楼宇/家居、机器人（无人机、服务机器人、工业用机器人、送货机器人、合作机器人）等领域不断发展。目前，安森美半导体，凭借全方位的产品阵容，成为工业机器视觉的领袖。

例如，安森美最新推出的XGS传感器系列采用3.2微米全局快门CMOS设计，降低了设计尺寸。它的性能非常好，包括高宽动态，低功耗架构、低噪声。同时，安森美半导体拥有全系列像素的传感器产品，客户的一个摄像机可以支持多种分辨率。9x29mm是工业上使用的标准相机尺寸。现在的一个困境是，由于尺寸的限制，相机更新换代非常困难。XGS传感器系列采用紧凑占位，在同样29x29mm尺寸内提供更高的像素点，可以达到1600万像素。目前，1200万、800万像素的传感器都已经在量产。

边缘人工智能

易先生介绍说，目前AI技术、5G、IoT（物联网）不断发展，云端、物端、边缘计算也应运而生。云端计算速度非常高，感知、识别或判断、决策、行动这四个步骤都在会云端得以处理，但它的问题是大量数据送到云端成本非常高，延时性也不好。边缘设备有两种：一是处理密集型，有些设备像机器人的电池储电量非常高，对传感器智能和功耗要求并不高；另外一种是IoT的，这些设备有时会放在一个地方一两年，因此对功耗的要求非常高，同时对灵活性要求也非常高的。

AR0430、AR0431就是为IoT设计的，其帧数可以在1帧至120帧之间调节。它的速率非常高，可达到每秒250帧左右，具有成本优势。其次是功耗低，现在在1帧的情况下少于2.5毫安。而且它有运动检测功能，可以自动唤醒。没人的时候它处于休眠状态，而一旦有人运动它便可以快速自动唤醒，立即进入照相状态。另外，它还使用到 NIR+技术，来保证有效的夜间成像。最后，芯片尺寸非常小，几乎可以隐藏起来。

最后，随着人工智能的发展，智能机器人需要具有空间感，也就是能够获取3D信息。目前深度映射技术有五种方法：立体视觉、结构光、飞行时间、Super Depth和雷达。安森美的Super Depth技术只需要一个摄像头和一个芯片，不需要补光就可以同时提供彩色图像和深度图像。

至于激光雷达，安森美今年刚刚推出的一个叫做Pandion的产品，是矩阵型的。固态光源Flash可以感知三米内的深度，扫描式的波速控制 （Beam Steering）则可以感知到100米左右的深度。因为它采用了矩阵型感光点，形成400×100的矩阵。区别于传统的点云（point cloud），安森美的激光雷达已经形成了图像了。