作者 | 周雅

乘著智能汽車的“東風(fēng)”，圖像傳感器作為機(jī)器視覺(jué)之“眼”，正在往越來(lái)越精密的方向刷新技術(shù)高度。在民間消費(fèi)者角度，也流傳著這樣一個(gè)評(píng)估汽車智能化的直觀感受：

“如何感受汽車智能化？坐進(jìn)駕駛室里就知道。”
“如何評(píng)判駕駛室智能化？數(shù)數(shù)傳感器種類和數(shù)量就知道。”

圖像傳感器是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)的設(shè)備，典型的圖像傳感器的核心是CCD單元(Charge-Coupled Device，電荷藕合器件)和CMOS單元(Complementary Meta-Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)。不過(guò)，現(xiàn)代多數(shù)傳感器均使用CMOS單元，是因?yàn)楦咚俸偷凸?、低成本、高集成度等制造方面的?yōu)勢(shì)。

在汽車電子領(lǐng)域，CIS(CMOS圖像傳感器)已經(jīng)大規(guī)模出現(xiàn)在智能車載行車記錄、前視及倒車影像、360°環(huán)視影像、防碰撞系統(tǒng)等之內(nèi)。而隨著汽車智能化發(fā)展，單輛汽車平均搭載CMOS圖像傳感器的數(shù)量將顯著增加。據(jù)德勤分析，L1/L4級(jí)別自動(dòng)駕駛的傳感器數(shù)量為6個(gè)，而L3/L4/L5分別達(dá)到13/29/32個(gè)。

圖像傳感器是復(fù)雜的半導(dǎo)體器件。圖片來(lái)源/安森美

作為全球CMOS圖像傳感器領(lǐng)域的霸主之一，安森美(onsemi)聚焦“智能感知”和“智能電源”兩大重點(diǎn)，在汽車和工業(yè)領(lǐng)域逐漸走出一條強(qiáng)勢(shì)發(fā)展之路。

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用分部副總裁兼總經(jīng)理John Gerard，于7月8日在中國(guó)（上海）機(jī)器視覺(jué)展暨機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用研討會(huì)Vision China 2024期間，對(duì)媒體分享了這么兩組數(shù)據(jù)：

先來(lái)看智能感知領(lǐng)域，安森美的CIS(CMOS圖像傳感器)在「汽車」和「工業(yè)」領(lǐng)域的市占率持續(xù)第一。Yole Group數(shù)據(jù)顯示，2023年安森美在全球汽車CIS領(lǐng)域以33%的市場(chǎng)份額位居第一，其次是中國(guó)的豪威集團(tuán)（27%）和日本的索尼（14%）。John Gerard補(bǔ)充說(shuō)道，“此外，在用于泊車輔助的超聲波傳感器領(lǐng)域，安森美也是第一；在用于汽車ADAS的激光雷達(dá)領(lǐng)域，安森美也是新興的領(lǐng)導(dǎo)者。”而在全球工業(yè)/安防CIS領(lǐng)域，安森美以31%的市場(chǎng)份額超越索尼（30%）成為領(lǐng)先者。

再看智能電源領(lǐng)域，安森美在SiC(碳化硅)功率元件市場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)，根據(jù)TrendForce集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，2023年，安森美在SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)由2022年的第四名躍居第二名，市場(chǎng)份額為23.6%，而意法半導(dǎo)體（ST）以32.6%市占率位居第一。John Gerard介紹說(shuō)，“在工業(yè)領(lǐng)域，安森美提供MV(中壓)MOSFET、HV(高壓)MOSFET、碳化硅和IGBT功率器件，為不同的應(yīng)用提供高能效。”

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用分部副總裁兼總經(jīng)理John Gerard

如果數(shù)據(jù)只能反應(yīng)出事實(shí)的一面，那么接下來(lái)安森美的分享，則給出了另外的角度。

“買買買”中成長(zhǎng)起來(lái)的CIS巨鱷

在圖像傳感器領(lǐng)域，安森美之所以能獨(dú)占鰲頭，與多年的技術(shù)沉淀和商業(yè)策略有很大關(guān)系。

安森美的前身，可追溯到摩托羅拉的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，1999年它從摩托羅拉分拆之后，正式成為了一家叫做「安森美半導(dǎo)體」(ON Semiconductor) 的獨(dú)立公司。

而進(jìn)一步夯實(shí)半導(dǎo)體行業(yè)地位，是在2016年，安森美收購(gòu)「仙童半導(dǎo)體」（Fairchild Semiconductor），成為一家頂級(jí)的半導(dǎo)體制造商。仙童半導(dǎo)體開(kāi)創(chuàng)了用硅而不是更常見(jiàn)的鍺來(lái)制造晶體管，它還開(kāi)創(chuàng)了平面工藝，可以更容易地以更低的成本制造性能更高、可靠性更高的晶體管，得益于這種平面工藝，仙童半導(dǎo)體在1960年開(kāi)發(fā)了第一個(gè)商業(yè)上可行的集成電路，“這是我們當(dāng)代許多創(chuàng)新成果的奠基”。

從技術(shù)沉淀上，上面這兩段經(jīng)歷，造就了安森美在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，集成了摩托羅拉和仙童半導(dǎo)體的技術(shù)根基；而從商業(yè)版圖上，安森美開(kāi)辟了一條“買買買”的豪氣之路，也因此在行業(yè)里一騎絕塵。

安森美在圖像傳感器領(lǐng)域的里程碑事件

上圖可以直觀看見(jiàn)安森美的歷史淵源，囊括了這家公司的收購(gòu)歷程，包括收購(gòu)了Cypress、Truesense、Aptina、Sensl等公司，這里的每一家，都是傳感器陣列的佼佼者。比如：

· Truesense公司的前身——Kodak(柯達(dá))的圖像傳感器部門(mén)，柯達(dá)科學(xué)家Bryce Bayer所發(fā)明的「拜耳陣列」正是圖像傳感器的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

· 2011年，安森美收購(gòu)了Cypress半導(dǎo)體的CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)部，Cypress的定制CMOS傳感器被廣泛用于ARRI專業(yè)數(shù)字?jǐn)z影機(jī)上，采用ARRI攝影機(jī)、鏡頭和燈光系統(tǒng)拍攝的電影屢次獲得奧斯卡各類最佳影片、最佳攝影等獎(jiǎng)項(xiàng)。John Gerard在采訪中透露：“70%好萊塢電影拍攝都采用基于安森美圖像傳感器技術(shù)的ARRI攝像機(jī)。”

· 2014年，安森美又收購(gòu)了Aptina，其前身是“CMOS圖像傳感器的發(fā)明者”Eric Fossum創(chuàng)辦的第一家CMOS商業(yè)化公司Photobit (Photobit曾經(jīng)于1986年發(fā)布了首款百萬(wàn)像素CCD傳感器)。

· 2018年，通過(guò)收購(gòu)SiPM和SPAD的供應(yīng)商SensL，安森美擴(kuò)展了自己在3D成像、雷達(dá)和LiDAR(激光雷達(dá))領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力，進(jìn)而擴(kuò)大了在ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))等自動(dòng)駕駛汽車應(yīng)用的市場(chǎng)份額。

· 2024年7月，安森美宣布完成收購(gòu)SWIR Vision Systems，其膠體量子點(diǎn)(CQD)技術(shù)，能將系統(tǒng)的可視性和檢測(cè)范圍從標(biāo)準(zhǔn)CMOS傳感器波長(zhǎng)擴(kuò)展到了SWIR波長(zhǎng)。通過(guò)此次收購(gòu)，安森美將把硅基CMOS傳感器和制造專長(zhǎng)與CQD技術(shù)相結(jié)合，以更低的成本、更高的產(chǎn)量提供高度集成的SWIR傳感器。這將帶來(lái)結(jié)構(gòu)更緊湊、成本效益更高的成像系統(tǒng)，具有更寬的光譜，可廣泛應(yīng)用于商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。

再回溯2021年，為了更進(jìn)一步聚焦技術(shù)組合、差異化產(chǎn)品線、市場(chǎng)定位，「安森美半導(dǎo)體」更名為安森美(onsemi)，憑借“智能感知”和“智能電源”兩輪驅(qū)動(dòng)，把目光著重放在工業(yè)、汽車兩大板塊。

就這樣，通過(guò)持續(xù)擴(kuò)大商業(yè)版圖，安森美可以說(shuō)是歷史最悠久的CMOS圖像傳感器公司（至今超過(guò)45年）。也因此擁有業(yè)界最多的成像專利（超過(guò)2300項(xiàng)），同時(shí)也擁有較為完整的產(chǎn)品組合。John Gerard進(jìn)一步指出，“從最早的CCD傳感器，到現(xiàn)在高性能的CMOS傳感器，安森美有很多合作伙伴和經(jīng)典里程碑成像產(chǎn)品，包括首臺(tái)原型數(shù)碼相機(jī)，從而逐步擴(kuò)展到工業(yè)、汽車、消費(fèi)、IoT等25個(gè)細(xì)分領(lǐng)域。”

每一次技術(shù)突破，每一次商業(yè)落地，都是安森美在成像技術(shù)領(lǐng)域的一次進(jìn)階。

打出一套產(chǎn)品組合拳

上文已經(jīng)提及，汽車和工業(yè)這兩大板塊，是安森美的核心業(yè)務(wù)板塊。我們?cè)賮?lái)看工業(yè)領(lǐng)域，這家公司同樣提供了完整的CIS產(chǎn)品及解決方案。

在此次Vision China上，安森美重點(diǎn)展示了「全局快門(mén)傳感器」和「卷簾快門(mén)傳感器」兩大類產(chǎn)品線。

其中，「全局快門(mén)」的工作原理，是指在快門(mén)打開(kāi)時(shí)，所有像素同時(shí)開(kāi)始曝光，再在快門(mén)關(guān)閉時(shí)同時(shí)結(jié)束曝光，因此可以拍攝到非常清晰、銳利的圖像，很適合快速抓拍，如體育攝影、野生動(dòng)物拍攝、機(jī)器人拍攝等場(chǎng)景。

而「卷簾快門(mén)」的工作原理，是指在快門(mén)關(guān)閉前，從傳感器的頂部到底部以掃描式的方式逐條曝光，這種方式的缺點(diǎn)是容易出現(xiàn)動(dòng)態(tài)模糊的果凍效應(yīng)（jello effect）或拖影，尤其是在快門(mén)速度較慢時(shí)更明顯，所以適用于拍攝非動(dòng)態(tài)物體，如人像攝影、靜物攝影等。

相比之下，全局快門(mén)具有更高的響應(yīng)速度、更清晰的圖像質(zhì)量，但是所需要的傳感器面積更大、功耗相對(duì)更高、成本也更貴；卷簾快門(mén)可以在更小尺寸內(nèi)、實(shí)現(xiàn)更高分辨率，價(jià)格相對(duì)親民。

1、全局快門(mén)傳感器

根據(jù)安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用分部產(chǎn)品線總監(jiān)Danny Scheffer介紹，目前安森美面向工業(yè)領(lǐng)域的全局快門(mén)CIS產(chǎn)品線，主要有三個(gè)系列、共22款產(chǎn)品：PYTHON系列、XGS系列、Hyperlux SG系列——PYTHON提供最高幀率，XGS提供最佳圖像質(zhì)量，Hyperlux SG提供最具成本效益的解決方案。

具體而言，PYTHON系列是安森美10年前就已開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，也是是安森美第一款用于工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)相機(jī)的產(chǎn)品，該系列分辨率從1.3MP到25MP有8種分辨率可供選擇。“PYTHON的幀速率可以4倍地增長(zhǎng)，從120fps變成480fps，可以應(yīng)用于PCB檢測(cè)、鐵路的檢測(cè)。”Danny Scheffer說(shuō)道。

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用分部產(chǎn)品線總監(jiān)Danny Scheffer

XGS系列的功能更豐富，分辨率從1.3MP到25MP有11種分辨率可供選擇，特點(diǎn)是「多用途、兼容性強(qiáng)」，此外它還具有超低功耗的優(yōu)勢(shì)，與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，功耗可降低達(dá)2倍，這也使得其更易于進(jìn)行熱管理，成本也相對(duì)較低，適用于通用機(jī)器視覺(jué)、電池檢測(cè)、半導(dǎo)體檢測(cè)、智能交通系統(tǒng) (ITS)、廣播(8K at 60fps)等領(lǐng)域。“它可以做到30fps，拍電影就用它，美國(guó)體育場(chǎng)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)就是采用該系列。”Danny Scheffer透露。

Hyperlux SG系列的特點(diǎn)是「緊湊型」，有3種分辨率可供選擇，擁有卓越的微光性能和eHDR，并可提供最具成本效益的解決方案。“Hyperlux SG是比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的產(chǎn)品，主張性價(jià)比就選它。”

此外，安森美面向工業(yè)全局快門(mén)圖像傳感器產(chǎn)品中，還擁有支持深度信息感知的Hyperlux ID系列。目前Hyperlux ID系列有一款產(chǎn)品，即內(nèi)置深度影射的1.2MP智能iToF（間接飛行時(shí)間），內(nèi)置深度處理、嵌入式存儲(chǔ)和高速性能，適用于物流、機(jī)器人和無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域。

據(jù)Danny Scheffer介紹，之所以選擇做iToF，而不是蘋(píng)果等廠商選擇的dToF，是由于技術(shù)突破——“安森美的iTOF技術(shù)相比傳統(tǒng)的iTOF傳感器可以覆蓋更長(zhǎng)的距離，傳統(tǒng)的iToF一般是5米左右，我們可以做到20米，深度距離長(zhǎng)，環(huán)境光抑制能力也更強(qiáng)，可以適用于更多的應(yīng)用場(chǎng)景，可以支持在戶外工作。”

安森美Smart iToF運(yùn)動(dòng)深度感知方案，可以實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)20米的檢測(cè)距離

2、卷簾快門(mén)傳感器

同樣，在卷簾快門(mén)傳感器領(lǐng)域，安森美也有三個(gè)產(chǎn)品系列，分別是：Hyperlux LP、Hyperlux LH、Hyperlux。

其中，Hyperlux LP系列的特點(diǎn)是「低功耗」，采用堆棧式架構(gòu)，1.4微米BSI像素，可實(shí)現(xiàn)超小的傳感器尺寸和超低功耗。同時(shí)，還支持運(yùn)動(dòng)喚醒(WOM)功能，可以進(jìn)一步降低功耗；且支持智能感興趣區(qū)域(SmartROI)功能，可以大幅節(jié)省帶寬。根據(jù)安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用分部產(chǎn)品線總監(jiān)Jason Wang介紹，“現(xiàn)在Hyperlux LP系列是業(yè)界功耗最低的傳感器，其8MP的產(chǎn)品功耗只有同行的1/3”。

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用分部產(chǎn)品線總監(jiān)Jason Wang

具體到產(chǎn)品型號(hào)，Hyperlux LP系列包括：AR2020、AR0830、AR0544。其中，AR2020和AR0830在工業(yè)應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。AR2020可以將全幀20MP圖像實(shí)時(shí)傳輸，這在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛采用，多家大公司正在使用中，并計(jì)劃在年底推出相關(guān)產(chǎn)品。

Hyperlux LH系列的特點(diǎn)是「高動(dòng)態(tài)」，采用堆棧式 2.0um BSI像素，HDR高達(dá)120 dB，其eHDR技術(shù)可節(jié)省系統(tǒng)資源，并且該傳感器在近紅外光譜中具有高量子效率，能夠在不犧牲圖像質(zhì)量的前提下，減少其使用數(shù)量、降低光照強(qiáng)度需要、降低總體BOM成本。

Hyperlux系列則支持最高動(dòng)態(tài)范圍（150db）、LED 無(wú)閃爍，單次曝光可達(dá)110db HDR，具有卓越的微光性能和“一勞永逸” 的設(shè)置功能。

采用AR0822傳感器的4K卷簾快門(mén)解決方案

20MP的AR2020和12MP的Hyperlux LH卷簾快門(mén)圖像傳感器方案

至此，安森美在工業(yè)和汽車CIS市場(chǎng)拿到亮眼的成績(jī)背后，離不開(kāi)長(zhǎng)期打磨的產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新，然而不止如此，安森美還擁有強(qiáng)大的遍布全球的研發(fā)與制造網(wǎng)絡(luò)。據(jù)悉，安森美目前在全球9個(gè)國(guó)家擁有19座生產(chǎn)工廠，并在全球19個(gè)國(guó)家設(shè)有43個(gè)設(shè)計(jì)中心，此外還在5個(gè)國(guó)家設(shè)有解決方案工程中心，全球員工總數(shù)達(dá)到33000人。

具體到CIS產(chǎn)品（包括車規(guī)級(jí)的CIS）方面，安森美擁有完整的端到端的內(nèi)部制造能力，涵蓋了「晶圓制造(主要是在美國(guó)紐約州的晶圓廠) -- 色彩濾波陣列(CFA))和微鏡技術(shù)（美國(guó)和亞洲均有200mm和300mm產(chǎn)能）-- 晶圓檢測(cè)（美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州）-- 組裝（馬來(lái)西亞）-- 最終測(cè)試（馬來(lái)西亞）」等所有關(guān)鍵流程。

總結(jié)而言，安森美既擁有完整的內(nèi)部制造體系，也有利用外部供應(yīng)商的全球代工產(chǎn)能，以實(shí)現(xiàn)雙供應(yīng)鏈體系，進(jìn)而保障供應(yīng)鏈安全。同時(shí)也能夠更好調(diào)節(jié)產(chǎn)能，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的變化，為客戶提供更穩(wěn)定的供貨。“客戶可以根據(jù)供應(yīng)鏈策略，靈活考慮方案。”安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費(fèi)應(yīng)用感知部門(mén)副總裁兼總經(jīng)理John Gerard如是說(shuō)。