【導讀】說到安森美半導體,業(yè)內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系列產品一次曝光就能實現(xiàn)95dB,經過多次曝光可以達到120dB,下一代產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),可以清晰看到沒有光環(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,智慧農業(yè)、畜牧業(yè)和農業(yè)都開始了智能化的轉化。
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,特別在大批量生產的時候有助于批量化。
在激光雷達產品上,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。
來源:21ic中國電子網,作者:王麗英
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