安森美用半导体的方法将智能感知的挑战移植到摩尔定律

2020-10-16 12:58:34 来源:安森美

经过多年的人工智能研究,业界目前已经广泛认可人工智能的发展主要有三大方向,即运算智能、感知智能、认知智能。其中智能感知技术在很多行业均有应用,尤其在汽车、机器视觉等方面都有颇多应用趋势。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接受媒体采访时介绍:“3D成像、高光谱和多光谱成像都是我们未来的方向。现有的方案都是在系统上解决,比如3D就是双目,两个摄像头,或者结构光来解决;高光谱、多光谱,是用多个镜头或者多个相机在系统里合成。而我们的想法是怎样把未来的挑战移植到摩尔定律,用半导体的方法来解决,这样就能够得到一些好处和优势,比如降低成本,缩小尺寸、降低功耗等。”

感知智能是指将物理世界的信号通过摄像头、麦克风或者其它传感器的硬件设备,借助语音识别、图像识别等前沿技术,映射到数字世界,再将这些数字信息进一步提升至可认知的层次,比如记忆、理解、规划、决策等。安森美半导体在成像传感器领域有超过40年的历史,在技术进阶和市场需求的趋势推动下,通过一系列战略性的兼并、并购,2014年,安森半导体专门成立了智能感知部门。虽然这个部门才成立六年,但成长速度却相当惊人。下面,我们来看看安森美半导体对智能感知行业的思考和未来的发展规划。

 

汽车智能感知

随着电力化和智能化的发展,传统的汽车行业也有了翻天覆地的创新动力,特别是智能化,各种智能感知产品的应用,使汽车变得更加安全、更加舒适。尤其是汽车自动驾驶功能,用户已经不仅仅是需要“可靠的汽车”,更需要“可信的汽车”,即相信它在一些紧急情况下能够自己做出判断,自己做决策,自己采取行动。相辉介绍说:“我们在汽车智能感知方面的成长速度,远比汽车本身的成长速度要快得多,其原因就是汽车采用新技术的速度非常快!”

随着汽车智能化、电子化的推进,自动驾驶已经成为未来汽车发展的主流趋势之一。未来的汽车更像是一个架在四个轮子上的且具有极其强有力的感知能力的计算机。从ADAS摄像头、倒车摄像头、环视360度,到监控、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,现在最好的汽车感知系统已经远远超过人类的感知,能够分分秒秒、时时刻刻不间断地监控周围环境,这是人类驾驶员远做不到的。易相辉表示,我们非常相信,未来的自动驾驶很可能会比人类驾驶更安全,其中很关键的因素之一就是它的感知系统越来越丰富,越来越全面,而且越来越强大。

汽车自动驾驶成像需要满足多样化的要求,包括外部感知、内部感知和增强视觉。其中内部感知将会是未来新兴市场。如智能驾驶舱,从最早只是对驾驶员的疲劳监控,逐渐地扩大到驾驶员,还进一步扩大到乘客的感知。当前,汽车成像仍然面临着非常多的挑战,比较突出的有三个方面:一是超宽动态范围,要能快速适应从暗到亮的环境。二是环境条件。汽车可能会在寒冷的东北地区、高温的沙漠地区、高湿度的南方地区行驶,要求汽车成像系统在恶劣环境中能正常工作。三是图像传感器要能辨别LED指示牌、交通灯。许多国家的公路已经采用电子管控牌使用LED背光源,因闪烁频率不同步,图像传感器有时会捕捉不到信号,对机器视觉造成挑战。

国内自动驾驶分级和国外基本接近,都是六级,从L0到L5,0级到5级,级别逐渐地提高,不管是传感器的数量还是种类都是不断地扩大增加。最大的一个分界点是从L3到L4。L3可以不用激光雷达,原因是L3在一些极限场景下需要驾驶员自己来操控;L4则一定要用激光雷达,而且一定要用到高清地图,因为L4理论上就是驾驶员完全不需要操控了,完全是由机器来操作。第五级叫做limit off,已经没有任何局限的场景,任何场景都可以自动驾驶了。

从市场应用来看,目前国内的新车以L2、L3为主流,一些整车厂的高端品牌车已经具备L2、L3的功能。自动驾驶,从L3到L4是逐渐过渡演变过来还是直接跳到L4?易继辉判断,L3到L4的过渡不太可能,非常难,通常是直接跳到L4。此外,L4、L5落地的商业模式已经基本清晰,以前是以B2C的形式走消费类,现在基本都是B2B的模式,从商业车来切入,因只有商业车才能承受当前智能感知较高的成本。

商用车主要可分为三大类,一是自动驾驶出租车,国内现在18个城市发了自动驾驶的许可证,已经有将近500辆全自动驾驶的出租车在路上跑,光百度就有将近200辆。很多自动驾驶车厂都是同时在美国拿到了许可证,并且在中国和美国两地都有研发中心,在这个领域,国内发展速度非常快。二是物流机器人,特别是新冠状病毒疫情以后,物流机器人的应用越来越普及。三是大型商业车,目前在美国、欧洲、中国都已经有在路上开始跑的了。

汽车行业,安森美半导体可以提供一整套的图像传感器方案,有超过十多年的技术投入。2019年,安森美半导体汽车市场销售了近一亿颗传感器。其中在汽车成像市场,安森美半导体在全球占>60%的市场份额;在汽车感知领域,包括人工智能和机器视觉用的感知系统,安森美半导体占全球>80%的市场份额,而且还在逐年扩大。据悉,安森美半导体有一项新技术,就是在传统小像素旁边开个大的蓄水池,把多余的电荷流到这边,把整个光强量、信息量提高,增加动态范围。目前,已经逐渐将这个技术转入企业传感器中。此外,针对智能驾驶舱解决方案,安森美半导体也有两款百万像素的,在业界都非常受欢迎的。智能驾驶舱里的一个挑战是,目前的摄像头尺寸太大了,18×18cm3,最小的也是3×3cm3。而安森美半导体联合合作伙伴,已经成功开发了0.5×0.5cm3非常小型的摄像头。易继辉表示:“无论是图像传感器还是激光雷达,汽车绝对是一个最不容错过的主战场,随着ADAS以及自动驾驶的不断智能进阶,对汽车感知的需求与日俱增。

 

工业机器视觉和边缘AI应用升级

随着人工智能对像素分辨、理解和判断能力需求的提升,图像传感器对于像素识别要求也越来越高。安森美半导体可以提供全方位的智能感知方案,其中主要发力于汽车、机器视觉、边缘人工智能这三大市场。在工业机器视觉领域,业界规模最大的两家是安森美半导体和索尼,安森美半导体可提供从低端、中端一直到高端所有产品系列,且有很强的应用支持。在边缘人工智能领域,5G将带来一些全新的应用,比如远程医疗、自动驾驶、V2X通信等,可以传输的图像质量和带宽将比4G要大得多,这些都会相应地带来新的需求。易继辉说到:“边缘人工智能是新兴市场,主要是由人工智能5G、IoT等新技术导入后开发出新的应用。这是非常有潜力的市场。在这些核心市场上,安森美半导体已经做了非常长时间的布局和投入。比如安森美半导体的AR0230 HDR具有200万像素及宽动态范围,能提供高清晰的图像质量,进而提高AI的判断精度,可应用于无接触付款以及飞机场、火车站、高铁站等无接触闸口。”

具体看机器视觉,这是一个很历史悠久的行业,因为工业4.0时代,再加上自动化、人工智能的导入,使这个行业有了新的动力、新的活力,成长速度也非常快。特别是在中国,机器视觉这几年的发展非常快。易继辉介绍说,平板检测是整个工业机器视觉行业中,对图像传感器最有挑战性的应用。在工业制造里,劳动生产率是降低成本很主要的因素,线路板检测的劳动生产率,就是在固定单位时间内所能检测的线路板面积越大,劳动生产效率就会越高。相对图像传感器来讲,单位时间内收集信息量越大,生产效率就越高。它从1K、2K、4K一直到8K,像素在逐渐扩大。检测过程分两步:第一步是暗检测,上电前主要检测一些指纹、划痕和其他物理上的问题;第二步是上电以后,特别是在OLED,加上最新的AMOLED(Active Matrix OLED)。LED是有一个亮板在后面作为发光源,而OLED,特别是AMOLED,它的每个像素都是一个单独发光源。像素和像素之间发光的强度和色彩的均匀度都要能够很准确地侦测出来,这就对图像传感器的要求非常高。

  1. EETOP 官方微信

  2. 创芯大讲堂 在线教育

  3. 创芯老字号 半导体快讯

相关文章

全部评论

  • 最新资讯
  • 最热资讯
X