對(duì)于具有深厚技術(shù)積累的模擬芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的發(fā)展和變化，需要通過(guò)開(kāi)發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，以及行業(yè)并購(gòu)來(lái)提升自身競(jìng)爭(zhēng)力，安森美半導(dǎo)體就是這樣一家企業(yè)。

　　該公司在成像傳感器行業(yè)有超過(guò)40年的歷史，其在汽車(chē)用傳感器市場(chǎng)一直保持行業(yè)領(lǐng)頭羊的位置。

　　來(lái)自日本市場(chǎng)調(diào)研公司TSR（Techno Systems Research）的統(tǒng)計(jì)顯示。汽車(chē)傳感器分為兩個(gè)市場(chǎng)，一是汽車(chē)成像市場(chǎng)，專(zhuān)門(mén)給人眼看的，如駕駛員、乘客、后視、環(huán)視、電子后視鏡。安森美在全球占>60%的市場(chǎng)份額；二是汽車(chē)感知，也就是給人工智能和機(jī)器視覺(jué)用的感知系統(tǒng)，安森美占全球>80%的市場(chǎng)份額，而且還在逐年擴(kuò)大。

　　在此基礎(chǔ)上，為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)應(yīng)用需求，特別是汽車(chē)市場(chǎng)的需求和發(fā)展特點(diǎn)，安森美于六年前成立了智能感知部，與此同時(shí)，通過(guò)幾次戰(zhàn)略并購(gòu)，不斷加強(qiáng)其在該技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)力。

　　下圖給出了該公司在傳感器領(lǐng)域的一些并購(gòu)企業(yè)。TRUESENSE前身是柯達(dá)影像，柯達(dá)影像的核心技術(shù)來(lái)源于貝爾實(shí)驗(yàn)室CCD影像。Aptina前身是美國(guó)航天宇航局JPL噴氣式推動(dòng)器實(shí)驗(yàn)室。1993年，JPL為了阿波羅登月開(kāi)發(fā)出全球首款CMOS圖像傳感器。27年過(guò)去后的今天，CMOS圖像傳感器已經(jīng)普遍應(yīng)用。

　　從三年前開(kāi)始，安森美半導(dǎo)體又陸續(xù)收購(gòu)了IBM在以色列的毫米波雷達(dá)研發(fā)中心，以及專(zhuān)注于飛行時(shí)間（ToF）激光雷達(dá)傳感器開(kāi)發(fā)的愛(ài)爾蘭SensL公司。對(duì)此，安森美半導(dǎo)體智能感知部全球市場(chǎng)和應(yīng)用工程副總裁易繼輝（Sammy Yi）先生表示：“公司在圖像傳感器上，擁有行業(yè)內(nèi)最多的成像專(zhuān)利，最龐大的傳感器產(chǎn)品陣容，再加上強(qiáng)有力的供應(yīng)鏈，安森美半導(dǎo)體每個(gè)禮拜銷(xiāo)售的芯片產(chǎn)品總數(shù)量就超過(guò)10億件。這是非常巨量的供應(yīng)鏈和服務(wù)?！?/p>

　　據(jù)易繼輝介紹，該公司的智能感知部門(mén)有三個(gè)主要的市場(chǎng)方向：汽車(chē)、機(jī)器視覺(jué)和邊緣人工智能。汽車(chē)是非常傳統(tǒng)的行業(yè)，但是最近幾年，由于電力化和智能化，使這個(gè)行業(yè)產(chǎn)生了新的發(fā)展動(dòng)力，特別是智能化，各種感知產(chǎn)品的應(yīng)用，使汽車(chē)變得更加安全、更加舒適。這個(gè)市場(chǎng)成長(zhǎng)也非?？?。我們?cè)谄?chē)的智能感知方面的成長(zhǎng)速度，遠(yuǎn)比汽車(chē)本身的成長(zhǎng)速度快得多，就是因?yàn)槠?chē)采用新技術(shù)的速度非?？臁?/p>

　　汽車(chē)成像需要技術(shù)創(chuàng)新

　　汽車(chē)成像的挑戰(zhàn)非常多，有三個(gè)比較突出的方面：一是寬動(dòng)態(tài)；二是環(huán)境條件，車(chē)要能在零下幾十度的環(huán)境開(kāi)，也能夠在高溫條件下工作；三是對(duì)圖像傳感器本身的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

　　上面是一個(gè)圖像傳感器的示意圖，看起來(lái)像是高樓大廈，一共有六層。這是整個(gè)圖像傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，都是由半導(dǎo)體制成。易繼輝表示，市場(chǎng)上有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為GPU和CPU是半導(dǎo)體里挑戰(zhàn)性和難度最高的，實(shí)際上和傳感器相比它是小巫見(jiàn)大巫。因?yàn)镚PU和CPU里，它所要對(duì)付的主要在電子（Electron）。但在圖像傳感器里，既要對(duì)付電子又要對(duì)付光子，光子和電子的結(jié)合使圖像傳感器變成非常復(fù)雜。未來(lái)還有更多功能可以疊加進(jìn)去，加上一些更智能化的，包括人工智能，都可以直接放在圖像傳感器里。所以，這需要非常長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累和投入。

　　在圖像傳感的光電轉(zhuǎn)換過(guò)程中，光子打進(jìn)來(lái)以后轉(zhuǎn)換成電核，變成電信號(hào)，這就相當(dāng)于下雨時(shí)拿著水桶接雨，水桶越大接的雨量越大，同樣，容積越大，光子轉(zhuǎn)化成電子的電容、電荷量就越多。據(jù)易繼輝介紹，安森美有一種新技術(shù)，專(zhuān)門(mén)用在高端、專(zhuān)業(yè)的攝影機(jī)上，好萊塢的導(dǎo)演都非常喜歡用的攝影機(jī)上，就采用了這種專(zhuān)用技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)講，就是在傳統(tǒng)小像素旁邊開(kāi)個(gè)大的“蓄水池”，把多余的電荷存在里面，從而把整個(gè)光強(qiáng)量、信息量提高，增加動(dòng)態(tài)范圍。在高端攝影機(jī)里，比如好萊塢著名導(dǎo)演李安拍攝《少年派的奇幻漂流》使用的ARRI公司攝影機(jī)，就是用的安森美的圖像傳感器。現(xiàn)在，該公司逐漸將這種技術(shù)轉(zhuǎn)入汽車(chē)行業(yè)，主要是汽車(chē)傳感器，接下去會(huì)逐漸轉(zhuǎn)入到工業(yè)機(jī)器視覺(jué)和其它應(yīng)用領(lǐng)域。

　　安森美的Hayabusa系列產(chǎn)品用了這種技術(shù)以后，一次曝光就能實(shí)現(xiàn)95dB，這是很大的進(jìn)步。經(jīng)過(guò)多次曝光可以達(dá)到120dB，未來(lái)的平臺(tái)，下一代產(chǎn)品一次曝光希望能夠達(dá)到110dB，多次曝光可以達(dá)到140dB。

　　為什么寬動(dòng)態(tài)范圍非常重要？寬動(dòng)態(tài)不好的情況下，照顧了暗的部分，但亮的部分就都失去了。寬動(dòng)態(tài)好的話(huà)，不光暗的地方看得非常清楚，在亮的地方，包括紅綠燈，前面的車(chē)輛都能看得很清楚，這就給人工智能、算法提供了非常準(zhǔn)確和全面的信息，可以做出非常準(zhǔn)確和安全的判斷。因此，寬動(dòng)態(tài)是非常重要的。

　　另外一個(gè)場(chǎng)景就是車(chē)燈，在這個(gè)場(chǎng)景下，它的寬動(dòng)態(tài)范圍是102dB。如果傳感器只是70dB，這種場(chǎng)景很多地方你看不出來(lái)。比如旁邊有一個(gè)行人，如果傳感器的寬動(dòng)態(tài)不夠，不到100dB，你完全看不出來(lái)這有一個(gè)行人。在用機(jī)器視覺(jué)可能不能偵探到有一個(gè)行人在車(chē)子旁邊。所以，110dB傳感器可以提供非常詳細(xì)的信息。

　　還有一個(gè)場(chǎng)景就是夜視，在幾乎沒(méi)有燈的情況下。安森美新一代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)的近紅外+（NIR+）工藝，在近紅外光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)提高了4倍。

　　圖像傳感器發(fā)展趨勢(shì)

　　易繼輝還談到了安森美對(duì)圖像傳感器發(fā)展大趨勢(shì)的看法。下圖是1.3英寸固定尺寸的圖像傳感器在這些年的發(fā)展趨勢(shì)。圖像傳感器的分辨率在逐年提升，從過(guò)去的200萬(wàn)像素，500萬(wàn)，800萬(wàn)，1200萬(wàn)，現(xiàn)在達(dá)到超過(guò)2000萬(wàn)。二是噪聲導(dǎo)數(shù)，相當(dāng)于圖像質(zhì)量，在同樣大小的尺寸下的圖像傳感器逐年隨著像素的增大，圖像質(zhì)量也在不斷提高。帶寬也在逐年提高。這里有一個(gè)很好的例子，29×29mm2標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)用攝像頭，在十年以前可能只是200萬(wàn)像素，后來(lái)逐漸增加到300萬(wàn)、500萬(wàn)、1200萬(wàn)，今年已經(jīng)能夠用到1600萬(wàn)像素。安森美每一代產(chǎn)品都是這樣在逐漸提高，能實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果最主要的是靠技術(shù)的推動(dòng)。安森美在技術(shù)上有長(zhǎng)時(shí)間的積累：全局快門(mén)，是在高速運(yùn)動(dòng)下使圖像不會(huì)有拖影；內(nèi)校正，像素內(nèi)的校正，以前都是在系統(tǒng)里通過(guò)軟件校正，現(xiàn)在直接做到硬件里，像素內(nèi)部去做圖像校正；工藝節(jié)點(diǎn)，從110納米到65納米，再到45納米，甚至更小，這樣就充分利用了摩爾定律的優(yōu)勢(shì)，即成本、尺寸、耗電量都在逐年下降；背照式，在同樣尺寸下，分辨率越來(lái)越高，像素尺寸可能越來(lái)越小，感光量、感光度，特別是暗光下，性能可能就會(huì)降低，背照式就是用來(lái)提高感光能力；堆棧架構(gòu)，以后就不光是兩維空間了，而是三維，堆棧式，兩次堆棧，三次堆棧都有可能實(shí)現(xiàn)。以后不光把模擬和數(shù)字信號(hào)放在第二層，甚至可以將人工智能的一些算法放在第三層里。因此，圖像傳感器正在向高智能化的方向前進(jìn)。

　　激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)

　　激光雷達(dá)的傳統(tǒng)技術(shù)是APD（雪崩光電二極管），它的缺點(diǎn)是體積大、功耗高、偵測(cè)距離范圍有限、一致性不好。安森美推出了SiPM（硅光電倍增管）技術(shù)，它的優(yōu)勢(shì)在于增益是APD的1萬(wàn)倍，靈敏度是APD的2000倍，工作電壓要求非常低，只要30V，而APD要250V。它的一致性非常好，特別在大批量生產(chǎn)的時(shí)候可以批量化。

　　據(jù)易繼輝介紹，安森美的激光雷達(dá)產(chǎn)品有單點(diǎn)的，在醫(yī)療、工業(yè)、汽車(chē)都有應(yīng)用，還有新開(kāi)發(fā)出來(lái)的陣列，如1×12或1×16，下一代的激光雷達(dá)都會(huì)用到這樣的產(chǎn)品。最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的叫做SPAD面陣，是400×100，它已經(jīng)不是點(diǎn)云了，已經(jīng)和圖像傳感器差不多了，相當(dāng)于是一個(gè)圖像，將來(lái)完全可以實(shí)現(xiàn)有深度信息的圖像。

　　據(jù)安森美半導(dǎo)體智能感知部大中華區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)郗蘊(yùn)俠博士（Yolanda XI）介紹，激光雷達(dá)的關(guān)鍵在于傳感器，也叫探測(cè)器，它主要有SiPM和SPAD，它們采用同樣的工藝?，F(xiàn)在有很多機(jī)械式雷達(dá)都在用APD技術(shù)。但它的可靠性以及耐久性欠佳，一般的機(jī)械式雷達(dá)保質(zhì)期只有一年。因?yàn)樗枰D(zhuǎn)，所以損耗很大，而且現(xiàn)在量還比較小，不能夠大批量，所以它的一致性不好，幾百臺(tái)、幾千臺(tái)還可以，但到以后大批量量產(chǎn)時(shí)，這種工藝是絕對(duì)不行的。就SiPM和SPAD工藝來(lái)說(shuō)，在很多行業(yè)，尤其是汽車(chē)行業(yè)，安森美半導(dǎo)體是最早給客戶(hù)提供該技術(shù)的，已在醫(yī)療方面大量應(yīng)用，且已是量產(chǎn)狀態(tài)。對(duì)比其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手而言，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

　　車(chē)規(guī)化。現(xiàn)在之所以很多激光雷達(dá)可靠性不高，是因?yàn)闆](méi)有車(chē)規(guī)化里的器械，且它的系統(tǒng)也達(dá)不到車(chē)規(guī)化。所以，要在半導(dǎo)體層面上解決這一問(wèn)題。安森美半導(dǎo)體的SiPM產(chǎn)品是全球第一個(gè)車(chē)規(guī)化的，今年還推出了一個(gè)單點(diǎn)的車(chē)規(guī)RD產(chǎn)品。

　　安森美半導(dǎo)體推出了RDM?！癕”就是Micro Lens微鏡，本來(lái)這個(gè)微鏡是用在圖像傳感器上的，但現(xiàn)在用在了激光雷達(dá)上。其好處在于，在激光雷達(dá)的探測(cè)器中有個(gè)特別重要的指標(biāo)：PDE，即Photon Detection Efficiency（光子探測(cè)效率），它相當(dāng)于圖像傳感器QE指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)越高，就說(shuō)明它的光子轉(zhuǎn)化成電子的效率越高。在行業(yè)內(nèi)基本都要參考這個(gè)參數(shù)。安森美在這一參數(shù)上做得很好，RD參數(shù)很高。在RDM系列中加了微鏡技術(shù)以后，它的透光率就更高，轉(zhuǎn)化出來(lái)的PDE提升也非常高。現(xiàn)在安森美半導(dǎo)體的RDM在整個(gè)業(yè)界也居于榜首。

　　除此之外，安森美半導(dǎo)體采用的是CMOS工藝。未來(lái)圖像傳感器輸出量一年可能是上億的，如果上到萬(wàn)的等級(jí)，以前的APD都不可能用人工標(biāo)定。而安森美采用的是CMOS工藝，可以達(dá)到真正的低成本、低功耗，以及優(yōu)化尺寸等，能真正實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)車(chē)規(guī)化的落地。

　　毫米波雷達(dá)方面，在不同級(jí)別的自動(dòng)駕駛上都有應(yīng)用。安森美下一代毫米波雷達(dá)的重點(diǎn)放在了L3上，該公司開(kāi)發(fā)了稱(chēng)為 “MIMO+”的專(zhuān)利技術(shù)，它能夠提供4D信息，包括R（距離），V（速度），A（角度），以及E（高度），能夠?yàn)長(zhǎng)3級(jí)自動(dòng)駕駛提供四維信息。