作者 | 周雅

乘著智能汽車的“東風”，圖像傳感器作為機器視覺之“眼”，正在往越來越精密的方向刷新技術高度。在民間消費者角度，也流傳著這樣一個評估汽車智能化的直觀感受：

“如何感受汽車智能化？坐進駕駛室里就知道。”
“如何評判駕駛室智能化？數數傳感器種類和數量就知道。”

圖像傳感器是一種將光學圖像轉換成電子信號的設備，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，互補金屬氧化物半導體)。不過，現代多數傳感器均使用CMOS單元，是因為高速和低功耗、低成本、高集成度等制造方面的優(yōu)勢。

在汽車電子領域，CIS(CMOS圖像傳感器)已經大規(guī)模出現在智能車載行車記錄、前視及倒車影像、360°環(huán)視影像、防碰撞系統等之內。而隨著汽車智能化發(fā)展，單輛汽車平均搭載CMOS圖像傳感器的數量將顯著增加。據德勤分析，L1/L4級別自動駕駛的傳感器數量為6個，而L3/L4/L5分別達到13/29/32個。

圖像傳感器是復雜的半導體器件。圖片來源/安森美

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

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用分部副總裁兼總經理John Gerard，于7月8日在中國（上海）機器視覺展暨機器視覺技術及工業(yè)應用研討會Vision China 2024期間，對媒體分享了這么兩組數據：

先來看智能感知領域，安森美的CIS(CMOS圖像傳感器)在「汽車」和「工業(yè)」領域的市占率持續(xù)第一。Yole Group數據顯示，2023年安森美在全球汽車CIS領域以33%的市場份額位居第一，其次是中國的豪威集團（27%）和日本的索尼（14%）。John Gerard補充說道，“此外，在用于泊車輔助的超聲波傳感器領域，安森美也是第一；在用于汽車ADAS的激光雷達領域，安森美也是新興的領導者。”而在全球工業(yè)/安防CIS領域，安森美以31%的市場份額超越索尼（30%）成為領先者。

再看智能電源領域，安森美在SiC(碳化硅)功率元件市場強勢增長，根據TrendForce集邦咨詢數據顯示，2023年，安森美在SiC功率半導體市場由2022年的第四名躍居第二名，市場份額為23.6%，而意法半導體（ST）以32.6%市占率位居第一。John Gerard介紹說，“在工業(yè)領域，安森美提供MV(中壓)MOSFET、HV(高壓)MOSFET、碳化硅和IGBT功率器件，為不同的應用提供高能效。”

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用分部副總裁兼總經理John Gerard

如果數據只能反應出事實的一面，那么接下來安森美的分享，則給出了另外的角度。

“買買買”中成長起來的CIS巨鱷

在圖像傳感器領域，安森美之所以能獨占鰲頭，與多年的技術沉淀和商業(yè)策略有很大關系。

安森美的前身，可追溯到摩托羅拉的標準產品半導體業(yè)務，1999年它從摩托羅拉分拆之后，正式成為了一家叫做「安森美半導體」(ON Semiconductor) 的獨立公司。

而進一步夯實半導體行業(yè)地位，是在2016年，安森美收購「仙童半導體」（Fairchild Semiconductor），成為一家頂級的半導體制造商。仙童半導體開創(chuàng)了用硅而不是更常見的鍺來制造晶體管，它還開創(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，仙童半導體在1960年開發(fā)了第一個商業(yè)上可行的集成電路，“這是我們當代許多創(chuàng)新成果的奠基”。

從技術沉淀上，上面這兩段經歷，造就了安森美在半導體技術領域，集成了摩托羅拉和仙童半導體的技術根基；而從商業(yè)版圖上，安森美開辟了一條“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域的里程碑事件

上圖可以直觀看見安森美的歷史淵源，囊括了這家公司的收購歷程，包括收購了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)的圖像傳感器部門，柯達科學家Bryce Bayer所發(fā)明的「拜耳陣列」正是圖像傳感器的基礎技術之一。

· 2011年，安森美收購了Cypress半導體的CMOS圖像傳感器業(yè)務部，Cypress的定制CMOS傳感器被廣泛用于ARRI專業(yè)數字攝影機上，采用ARRI攝影機、鏡頭和燈光系統拍攝的電影屢次獲得奧斯卡各類最佳影片、最佳攝影等獎項。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的ARRI攝像機。”

· 2014年，安森美又收購了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曾經于1986年發(fā)布了首款百萬像素CCD傳感器)。

· 2018年，通過收購SiPM和SPAD的供應商SensL，安森美擴展了自己在3D成像、雷達和LiDAR(激光雷達)領域的技術實力，進而擴大了在ADAS(高級駕駛輔助系統)等自動駕駛汽車應用的市場份額。

· 2024年7月，安森美宣布完成收購SWIR Vision Systems，其膠體量子點(CQD)技術，能將系統的可視性和檢測范圍從標準CMOS傳感器波長擴展到了SWIR波長。通過此次收購，安森美將把硅基CMOS傳感器和制造專長與CQD技術相結合，以更低的成本、更高的產量提供高度集成的SWIR傳感器。這將帶來結構更緊湊、成本效益更高的成像系統，具有更寬的光譜，可廣泛應用于商業(yè)和工業(yè)領域。

再回溯2021年，為了更進一步聚焦技術組合、差異化產品線、市場定位，「安森美半導體」更名為安森美(onsemi)，憑借“智能感知”和“智能電源”兩輪驅動，把目光著重放在工業(yè)、汽車兩大板塊。

就這樣，通過持續(xù)擴大商業(yè)版圖，安森美可以說是歷史最悠久的CMOS圖像傳感器公司（至今超過45年）。也因此擁有業(yè)界最多的成像專利（超過2300項），同時也擁有較為完整的產品組合。John Gerard進一步指出，“從最早的CCD傳感器，到現在高性能的CMOS傳感器，安森美有很多合作伙伴和經典里程碑成像產品，包括首臺原型數碼相機，從而逐步擴展到工業(yè)、汽車、消費、IoT等25個細分領域。”

每一次技術突破，每一次商業(yè)落地，都是安森美在成像技術領域的一次進階。

打出一套產品組合拳

上文已經提及，汽車和工業(yè)這兩大板塊，是安森美的核心業(yè)務板塊。我們再來看工業(yè)領域，這家公司同樣提供了完整的CIS產品及解決方案。

在此次Vision China上，安森美重點展示了「全局快門傳感器」和「卷簾快門傳感器」兩大類產品線。

其中，「全局快門」的工作原理，是指在快門打開時，所有像素同時開始曝光，再在快門關閉時同時結束曝光，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、野生動物拍攝、機器人拍攝等場景。

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

相比之下，全局快門具有更高的響應速度、更清晰的圖像質量，但是所需要的傳感器面積更大、功耗相對更高、成本也更貴；卷簾快門可以在更小尺寸內、實現更高分辨率，價格相對親民。

1、全局快門傳感器

根據安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用分部產品線總監(jiān)Danny Scheffer介紹，目前安森美面向工業(yè)領域的全局快門CIS產品線，主要有三個系列、共22款產品：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年前就已開發(fā)的產品，也是是安森美第一款用于工業(yè)機器人、工業(yè)相機的產品，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，從120fps變成480fps，可以應用于PCB檢測、鐵路的檢測。”Danny Scheffer說道。

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用分部產品線總監(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，特點是「多用途、兼容性強」，此外它還具有超低功耗的優(yōu)勢，與競爭產品相比，功耗可降低達2倍，這也使得其更易于進行熱管理，成本也相對較低，適用于通用機器視覺、電池檢測、半導體檢測、智能交通系統 (ITS)、廣播(8K at 60fps)等領域。“它可以做到30fps，拍電影就用它，美國體育場轉播系統就是采用該系列。”Danny Scheffer透露。

Hyperlux SG系列的特點是「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是比較經濟實惠的產品，主張性價比就選它。”

此外，安森美面向工業(yè)全局快門圖像傳感器產品中，還擁有支持深度信息感知的Hyperlux ID系列。目前Hyperlux ID系列有一款產品，即內置深度影射的1.2MP智能iToF（間接飛行時間），內置深度處理、嵌入式存儲和高速性能，適用于物流、機器人和無人機等領域。

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

安森美Smart iToF運動深度感知方案，可以實現最遠20米的檢測距離

2、卷簾快門傳感器

同樣，在卷簾快門傳感器領域，安森美也有三個產品系列，分別是：Hyperlux LP、Hyperlux LH、Hyperlux。

其中，Hyperlux LP系列的特點是「低功耗」，采用堆棧式架構，1.4微米BSI像素，可實現超小的傳感器尺寸和超低功耗。同時，還支持運動喚醒(WOM)功能，可以進一步降低功耗；且支持智能感興趣區(qū)域(SmartROI)功能，可以大幅節(jié)省帶寬。根據安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用分部產品線總監(jiān)Jason Wang介紹，“現在Hyperlux LP系列是業(yè)界功耗最低的傳感器，其8MP的產品功耗只有同行的1/3”。

安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用分部產品線總監(jiān)Jason Wang

具體到產品型號，Hyperlux LP系列包括：AR2020、AR0830、AR0544。其中，AR2020和AR0830在工業(yè)應用中得到廣泛應用。AR2020可以將全幀20MP圖像實時傳輸，這在工業(yè)領域得到了廣泛采用，多家大公司正在使用中，并計劃在年底推出相關產品。

Hyperlux LH系列的特點是「高動態(tài)」，采用堆棧式 2.0um BSI像素，HDR高達120 dB，其eHDR技術可節(jié)省系統資源，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量的前提下，減少其使用數量、降低光照強度需要、降低總體BOM成本。

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

采用AR0822傳感器的4K卷簾快門解決方案

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

至此，安森美在工業(yè)和汽車CIS市場拿到亮眼的成績背后，離不開長期打磨的產品技術創(chuàng)新，然而不止如此，安森美還擁有強大的遍布全球的研發(fā)與制造網絡。據悉，安森美目前在全球9個國家擁有19座生產工廠，并在全球19個國家設有43個設計中心，此外還在5個國家設有解決方案工程中心，全球員工總數達到33000人。

具體到CIS產品（包括車規(guī)級的CIS）方面，安森美擁有完整的端到端的內部制造能力，涵蓋了「晶圓制造(主要是在美國紐約州的晶圓廠) -- 色彩濾波陣列(CFA))和微鏡技術（美國和亞洲均有200mm和300mm產能）-- 晶圓檢測（美國愛達荷州）-- 組裝（馬來西亞）-- 最終測試（馬來西亞）」等所有關鍵流程。

總結而言，安森美既擁有完整的內部制造體系，也有利用外部供應商的全球代工產能，以實現雙供應鏈體系，進而保障供應鏈安全。同時也能夠更好調節(jié)產能，應對市場需求的變化，為客戶提供更穩(wěn)定的供貨。“客戶可以根據供應鏈策略，靈活考慮方案。”安森美智能感知事業(yè)群工業(yè)及消費應用感知部門副總裁兼總經理John Gerard如是說。