安森美陶志：工業(yè)圖像傳感器的六大趨勢(shì)

安森美成立于1999年，公司總部位于美國(guó)亞利桑那州菲尼克斯，目前專注于汽車和工業(yè)終端市場(chǎng)，正加速汽車電汽化和汽車安全、可持續(xù)能源、工業(yè)自動(dòng)化以及5G和云基礎(chǔ)設(shè)施等的變革。自1999年作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門從摩托羅拉分拆以來，安森美主要生產(chǎn)模擬IC、標(biāo)準(zhǔn)及先進(jìn)邏輯IC、分離小信號(hào)及功率元器件等產(chǎn)品。之后公司在圖像傳感器方面持續(xù)進(jìn)行大量投入，陸續(xù)收購(gòu)了Aptina,Truesense, Cypress Image和SensL等技術(shù)領(lǐng)先公司，從而形成了如今的智能感知事業(yè)群（ISG）。

安森美轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略：智能電源和智能感知，來源：公司公告

2021年8月，安森美管理層公布了公司的新發(fā)展戰(zhàn)略——智能電源（IntelligentPower）和智能感知（IntelligentSensing）。其中“智能感知”一直是安森美看好的細(xì)分領(lǐng)域，隨著歷史上數(shù)次收購(gòu)的積累，公司目前形成了主要部門智能感知事業(yè)群（ISG）。智能感知部（ISG）自2014年成立以來，提供CMOS圖像傳感器、圖像信號(hào)處理器，毫米波雷達(dá)、硅光電倍增管（SiPM）、單光子雪崩二極管（SPAD）和激光雷達(dá)（LiDAR）等產(chǎn)品，主要應(yīng)用于汽車、工業(yè)等領(lǐng)域。迄今為止，安森美有超過1.2億顆圖像傳感器付運(yùn)到先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的應(yīng)用中。同時(shí)公司開發(fā)了完整的產(chǎn)品方案組合及各種傳感器模式，來支持L4和L5級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車，這使其在全球汽車成像市場(chǎng)獲得超過60%的份額。

安森美智能感知部工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用大中華區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理陶志

2022年11月17日，在一年一度的機(jī)器視覺展上，安森美智能感知部工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用大中華區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理陶志接受了與非網(wǎng)記者的采訪。據(jù)了解，本次機(jī)器視覺展，安森美主要展示的是非車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，主要集中在工業(yè)領(lǐng)域的工規(guī)級(jí)圖像傳感器。安森美的兩個(gè)技術(shù)方向：一個(gè)是智能感知，一個(gè)是智能電源，而智能感知部分則以圖像傳感器為主。根據(jù)YoleDevelopment2021年數(shù)據(jù)顯示，安森美圖像傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的CIS市場(chǎng)份額排名第一。并且在中國(guó)市場(chǎng)安森美在工業(yè)領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

安森美智能感知產(chǎn)品線介紹

安森美智能感知部的產(chǎn)品種類很多，不僅提供豐富多樣的圖像傳感器選擇，從VGA到4500萬(wàn)像素，有車規(guī)和工規(guī)的產(chǎn)品，還提供激光雷達(dá)傳感器，既有直接飛行時(shí)間dTOF又有間接飛行時(shí)間iTOF傳感器，滿足各種應(yīng)用市場(chǎng)的需求。安森美的智能感知技術(shù)持續(xù)聚焦汽車應(yīng)用和工業(yè)，包括汽車功能電子化和自動(dòng)駕駛，工業(yè)自動(dòng)化，機(jī)器視覺，人工智能包括邊緣人工智能，機(jī)器人，智能樓宇，新零售，安防，元宇宙等各領(lǐng)域。

隨著中國(guó)新能源，半導(dǎo)體的發(fā)展，光伏檢測(cè)，鋰電池，晶圓檢測(cè)，3C檢測(cè)這些需求都比以往有成倍甚至幾倍的增長(zhǎng)，這就出現(xiàn)更多新型的細(xì)分領(lǐng)域。另外邊緣人工智能不斷地、幾乎每年會(huì)出現(xiàn)一些新領(lǐng)域，比如新零售，智慧農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)都開始了智能化、遠(yuǎn)程化、無人化的需求，要求智能感知解決方案來幫助實(shí)現(xiàn)。

本次視覺展上，安森美展示了多款工業(yè)級(jí)圖像傳感器，包括安森美的XGS系列CMOS圖像傳感器，特別是基于XGS5000(530萬(wàn)像素?2592x 2048)、XGS12000(1200萬(wàn)像素4096x3072)、XGS16000(1600萬(wàn)像素4000x4000)和旗艦產(chǎn)品XGS45000(4470萬(wàn)像素8192x5460)的參考設(shè)計(jì)，能以每秒60幀的幀速率運(yùn)行8K視頻。這些圖像傳感器能提供多種分辨率和12位圖像質(zhì)量的幀率。這先進(jìn)的XGS系列器件基于創(chuàng)新的3.2微米全局快門像素，即使是在高分辨率下亦能提供出色的圖像質(zhì)量和一致性。還展示一款2000萬(wàn)分辨率卷簾快門的新產(chǎn)品，主要用于工業(yè)的高分辨率圖像傳感器。這款1/2英寸的2000萬(wàn)像素圖像傳感器具有許多功能特性，采用專有技術(shù)，在所有工作條件下都能提供卓越的圖像質(zhì)量，并以極低的功耗實(shí)現(xiàn)高性能。對(duì)于需要考慮功耗和/或帶寬的應(yīng)用，該傳感器可被配置為輸出各種低分辨率的圖像格式。

手持式條碼掃描器需要快速、可靠，且電池使用壽命長(zhǎng)，以滿足從零售店到電子商務(wù)倉(cāng)庫(kù)對(duì)工人生產(chǎn)效率不斷提高的期望。安森美此次展示了一種新的條碼掃描器方案，該方案采用新的1/8英寸VGACMOS數(shù)字圖像傳感器，比安森美上一代VGA圖像傳感器的全局快門效率高4倍。小巧的尺寸和超低的功耗使其可以部署在極其緊湊的視覺系統(tǒng)中。

安森美還展示了受歡迎的AR0234CS圖像傳感器。這款1/2.6英寸的230萬(wàn)像素圖像傳感器采用全局快門技術(shù)，能夠輸出每秒120幀的全分辨率圖像，且極其適合于創(chuàng)建深度測(cè)量所需的雙目立體視覺應(yīng)用。最新一代4K分辨率3840x2160(16:9)，基于堆棧背照式(stackBSI)的卷簾快門CMOS傳感器也會(huì)亮相。它們支持多種觸發(fā)模式、多相機(jī)同步場(chǎng)景切換和自動(dòng)化/用戶控制的黑電平校正(BLC)。其中一款4K傳感器支持片上三次曝光合成的高動(dòng)態(tài)范圍，可以片上輸出高達(dá)120dB動(dòng)態(tài)范圍的數(shù)據(jù)，從而在對(duì)比度較明顯的場(chǎng)景下提供更好的圖像細(xì)節(jié)，并大大節(jié)省了后端處理芯片的資源。另一款4K傳感器具有超低功耗結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)喚醒模式和出色的微光性能，非常適合需要考慮低功耗的緊湊型產(chǎn)品應(yīng)用。

工業(yè)圖像傳感器的六大趨勢(shì)

陶志同時(shí)也介紹了工業(yè)圖像傳感器的發(fā)展趨勢(shì)：

一、更高的像素。工業(yè)檢測(cè)對(duì)精度和細(xì)節(jié)越來高，新興的行業(yè)如新能源，光伏，鋰電等需要檢測(cè)的項(xiàng)目越來越多，各種各樣，以及算法的進(jìn)一步強(qiáng)大，4K逐漸成為一個(gè)新的成長(zhǎng)需求。比如顯示面板檢測(cè)，像素從以前的1K，2K到現(xiàn)在的4K，8K，屏幕也從CRT到LCD,OLED,AMLED,像素和像素之間發(fā)光的強(qiáng)度和色彩的均勻度都要能夠很準(zhǔn)確地偵測(cè)出來，這就對(duì)圖像傳感器的要求非常高。過去檢測(cè)LED面板上的1顆像素，對(duì)應(yīng)需要9顆像素（3×3），OLED則對(duì)應(yīng)需要16顆（4×4），甚至25顆（5×5）像素。所以對(duì)圖像傳感器的像素要求越來越高,需求已從3000萬(wàn)，到現(xiàn)在的上億個(gè)pixel。安森美的圖像傳感器新產(chǎn)品直接布局了6款6K產(chǎn)品，有全局快門的XGS系列4K2K,4K3K,4K4K可以選擇，還有卷簾快門的3款4K2K的新產(chǎn)品分別對(duì)標(biāo)高中低端的視覺方案。

二、更大的分辨率。比如工業(yè)制造里常見的SMTPCBA檢測(cè)，或者新興的半導(dǎo)體晶圓檢測(cè)，太陽(yáng)能面板光伏檢測(cè)，要求在固定單位時(shí)間內(nèi)所能檢測(cè)的線路板面積越大，勞動(dòng)生產(chǎn)效率才會(huì)越高。相對(duì)圖像傳感器來講，單位時(shí)間內(nèi)收集信息量越大越好，所以就需要大分辨率，還要求幀率越來越高。工業(yè)成像大部分是給機(jī)器做分析，要求成像清晰，邊緣明確，對(duì)圖像傳感器來說，要求sensor對(duì)光的響應(yīng)QE要高，pixel要大，最好有足夠大的滿井電荷容量可以滿足客戶長(zhǎng)曝光或者高光照條件下的需求，因?yàn)楣I(yè)應(yīng)用中特別是制造業(yè)，工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)速度都特別快，那么工業(yè)相機(jī)要能及時(shí)抓拍，當(dāng)被測(cè)工件從傳送帶上移動(dòng)過來，工業(yè)相機(jī)通常要能快速的連續(xù)抓拍幾幀圖像，并快速讀出數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，那么還要留給算法軟件足夠的時(shí)間去分析并作出判斷，并準(zhǔn)備好對(duì)傳送帶上的下一個(gè)工件進(jìn)行抓拍。這可能就要求sensor能支持短曝光，高幀率，用GS的sensor比較多，這些要求在3C檢測(cè)中很常見。

三、景深要求。3D相機(jī)需要高度或者說深度信息的抓取，這就對(duì)大像元、高幀率有需求，安森美有經(jīng)濟(jì)型的GSsensor可以用在雙目，結(jié)構(gòu)光的相機(jī)方案，superdepthpixel，以及激光實(shí)現(xiàn)的dTOF和iTOF的解決方案。無論是用來做掃地機(jī)器人、還是做物流小車，還是做工業(yè)流水線上的深度檢測(cè)，包括醫(yī)療檢測(cè)，都有相對(duì)應(yīng)的解決方案。

四、非可見光檢測(cè)。很多工業(yè)檢測(cè)已不僅僅局限在可見光區(qū)域，對(duì)硅基的圖像傳感器要求能加強(qiáng)NIR波段的QE，這個(gè)NIR增強(qiáng)的需求也越來越大，比如用在成分分析的應(yīng)用上，有些運(yùn)動(dòng)軌跡的抓拍也會(huì)用到。

五、AI機(jī)器視覺的應(yīng)用。以后的工業(yè)也會(huì)運(yùn)用大量的AI技術(shù)，圖像傳感器作為眼睛更是推動(dòng)人工智能發(fā)展的一個(gè)元素。如今，AI已用于60％以上的計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用程序中，而AI在制造應(yīng)用程序中的增長(zhǎng)已超過50％年復(fù)合增長(zhǎng)率。用于成像的AI決策已從云過渡到邊緣-遷移到與成像系統(tǒng)本身相鄰或并入其中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。比如把人工智能的訓(xùn)練環(huán)節(jié)保留在GPU或云端，利用堆棧工藝可以將決策或甚至與之相關(guān)的一些預(yù)處理集成到圖像傳感器本身上，比如在傳感器上集成用于圖像識(shí)別的低層或者小算力的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層。這些AI功能集成在圖像傳感器中都將會(huì)實(shí)現(xiàn)。陶志認(rèn)為，邊緣計(jì)算、人工智能、深度學(xué)習(xí)、嵌入式視覺、5G+都是未來發(fā)展的行業(yè)趨勢(shì)，而這些都對(duì)圖像傳感器提出了新的要求。AI運(yùn)算需要采集大量的圖像數(shù)據(jù)，而安森美要做的就是使得采集的圖像質(zhì)量保持穩(wěn)定，盡量的減少噪聲。

六、更高速的數(shù)據(jù)傳輸。除了AI本身，5G網(wǎng)絡(luò)提供了便捷，高速，高帶寬，低延遲，高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸通道，這點(diǎn)對(duì)于AI機(jī)器視覺來說很有意義。通常，圖像傳感器的數(shù)據(jù)量都比較大，例如，安森美一顆12M的圖像傳感器，一幀畫面的數(shù)據(jù)量就有144Mb（12bit/pixel）。如果沒有高速，高可靠性的網(wǎng)絡(luò)，這樣的數(shù)據(jù)量就只能在終端直接處理，限制了信息的處理和交互能力。在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下，可以把數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的運(yùn)算并且實(shí)時(shí)返回結(jié)果，比如在抗疫情期間，5G和視覺的結(jié)合讓我們都當(dāng)了一次“云監(jiān)工”。我們?cè)谥悄芨兄a(chǎn)品中就會(huì)考慮到這些新技術(shù)的需求，在接口，計(jì)算，尺寸，功耗，工藝等做更好的改進(jìn)。

為特殊行業(yè)客戶需求提供定制產(chǎn)品

除了上述提到的通用類市場(chǎng)的圖像傳感器，安森美也會(huì)針對(duì)一些特殊的行業(yè)客戶進(jìn)行定制。陶志特別提到了安森美幫著名的專業(yè)攝影公司ARRI定制的產(chǎn)品。ARRI是一家電影行業(yè)的全球化公司，業(yè)務(wù)由攝影機(jī)系統(tǒng)、燈光、媒體和租賃構(gòu)成，結(jié)合藝術(shù)與未來的新技術(shù)服務(wù)影像創(chuàng)作。其作品曾獲得奧斯卡、艾美獎(jiǎng)等專業(yè)攝影獎(jiǎng)。ARRIAlexa 35使用安森美Alev4 CMOS圖像傳感器。據(jù)安森美稱，自2010年以來，Alexa系列攝影機(jī)已經(jīng)使用了安森美上一代Alev3 CMOS圖像傳感器版本，此次新款傳感器代表該公司邁入了數(shù)字電影攝影的新時(shí)代。

根據(jù)安森美的數(shù)據(jù)，Alev4 CMOS圖像傳感器尺寸為27.99mmx 19.22mm，分辨率為4608x3164像素的分辨率，相當(dāng)于1460萬(wàn)像素的圖像，最大幀速率為120fps。隨著數(shù)字電影攝影技術(shù)在電影制作人中的廣泛使用，ARRI的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)及其Alexa系列產(chǎn)品已成為備受矚目的工具。該公司指出，在2022年戛納電影節(jié)首映的49部電影中，有30部使用了Alexa系列的攝影機(jī)和安森美定制的CMOS圖像傳感器。

安森美的中國(guó)市場(chǎng)策略

陶志對(duì)與非網(wǎng)記者表示，因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%B7%A5%E4%B8%9A4.0/">工業(yè)4.0時(shí)代，再加上自動(dòng)化、人工智能的導(dǎo)入，使這個(gè)行業(yè)有了新的動(dòng)力、新的活力，成長(zhǎng)速度也非常快。特別是在中國(guó)，機(jī)器視覺這幾年的發(fā)展非常快。圖像傳感在包括工業(yè)在內(nèi)的許多應(yīng)用領(lǐng)域迅速增長(zhǎng)，因?yàn)樗瓜到y(tǒng)能識(shí)別周圍的世界并與之交互。安森美全系列量產(chǎn)的低功耗、低噪聲XGS系列高性能圖像傳感器，具有通用的分辨率，并提供多個(gè)易于使用的開發(fā)平臺(tái)，全面支援設(shè)計(jì)人員快速實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的相機(jī)設(shè)計(jì)，以及經(jīng)濟(jì)型的AR系列適用于大部分傳統(tǒng)的工業(yè)檢測(cè)、自主移動(dòng)機(jī)器人、工業(yè)掃碼、雙目深度測(cè)量等，搭配圖像信號(hào)處理器做了相應(yīng)的方案，幫助客戶加快開發(fā)。

最后，對(duì)于安森美來說，工業(yè)市場(chǎng)是重要的戰(zhàn)略方向。中國(guó)在整個(gè)可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)中的很多方面都處于領(lǐng)先地位，包括工廠自動(dòng)化、5G和云電源、電動(dòng)汽車、先進(jìn)安全、充電、能源基礎(chǔ)設(shè)施，這就形成了迅猛的增長(zhǎng)勢(shì)頭，中國(guó)的工業(yè)市場(chǎng)的未來和潛力是巨大的。陶志表示，中國(guó)一直是安森美的重點(diǎn)市場(chǎng)，安森美將順應(yīng)中國(guó)的大趨勢(shì)下，發(fā)展智能電源和智能感知技術(shù)，推動(dòng)2倍市場(chǎng)增長(zhǎng)，持續(xù)聚焦汽車應(yīng)用和工業(yè)市場(chǎng)，同時(shí)將優(yōu)化在中國(guó)的制造基地，投入銷售和應(yīng)用工程師團(tuán)隊(duì)，為客戶提供業(yè)務(wù)和技術(shù)支持。與戰(zhàn)略客戶的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，都是發(fā)揮安森美價(jià)值的舉措?！鞍采莱兄Z做良好的企業(yè)公民，支持中國(guó)的環(huán)境目標(biāo)，即在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！碧罩咀詈蟊硎?。