安森美半导体：工业机器视觉细分领域的隐形冠军

众多周知，在 汽车 半导体领域，安森美半导体堪称大牛，你或许不知道的是，在工业细分领域，安森美半导体亦为翘楚。在2020年9月25日举行的安森美半导体智能感知策略及方案在线媒体交流会上，中国工控网获悉，据欧洲第三方调研公司Yole Development数据显示，安森美半导体在工业机器视觉领域的市场份额排名第一。

致力于推动高能效电子的创新，安森美半导体提供全面的高能效联接、感知、电源管理、模拟、逻辑、时序、分立及定制器件阵容，使客户能够减少全球的能源使用。安森美半导体市场范围非常广泛，核心市场主要是在 汽车 、工业、通信、消费类和计算。

“我们最大的市场份额集中在 汽车 、工业和通信。”安森美半导体智能感知部全球市场和应用工程副总裁易继辉（Sammy Yi）说，“这些行业有几个非常重要的共同点，一是对产品性能要求非常高；二是对产品质量和可靠性要求非常高；三是对产品长期供货的持续性要求非常高。而这正是安森美半导体的优势所在。”

安森美半导体主要分为三个产品部门，分别是电源方案部（PSG）、先进方案部（ASG）和智能感知部（ISG）。设立于2014年的智能感知部（ISG）年轻且活跃，是安森美半导体目前成长速度最快的部门。

“ 汽车 、机器视觉和边缘人工智能是智能感知部主攻的三个市场方向。”易继辉说， 汽车 行业虽属传统行业，但近年来得益于电力化、智能化， 汽车 行业焕发新生。为了打造更加安全、舒适的智能 汽车 ，各类感知产品应用需求激增。“安森美半导体在 汽车 智能感知方面成长速度远比 汽车 行业本身发展速度快得多，就是因为 汽车 采用新技术的速度非常快。”

同样，在工业4.0时代， 历史 悠久的机器视觉在自动化、人工智能等技术的加持下不断产生新的发展动力和活力。特别是在中国市场，越来越多的制造企业考虑采用机器视觉帮助生产线实现检查、测量和自动识别等功能，以提高效率并降低成本，从而实现生产效益最大化。

机器视觉作为新兴技术被寄予厚望，被认为是自动化行业一个具备光明前景的细分市场。从全球范围看，由于下游消费电子、 汽车 、半导体、医药等行业规模持续扩大，全球机器视觉市场规模呈快速增长趋势，2017年已突破80亿美元，并预计到2020年全球市场规模将达到125亿美元，2025年将超过192亿美元。

相较于前两者，边缘人工智能属于行业“新兵”，但潜力无限。“边缘人工智能主要是由人工智能、5G、IoT等新技术导入后开发出新的应用，发展非常迅速，经常隔几天、隔几个礼拜，就会有新客户打电话来说他们有新的想法和应用，希望得到帮助。”易继辉举例道。

在上述核心市场，安森美半导体智能感知部都做了长时间的投入和布局，包括图像感知，多光谱、高光谱的感知，激光雷达感知、毫米波雷达感知、传感器融合此类深度感知。这些都在推动人工智能和第四次工业革命的进步。

工业人工智能应用，图像传感器是关键

随着智能制造的逐步深入推进，工业机器视觉、机器人、人工智能技术发展迅速，图像传感器是助其发展的关键技术。工业人工智能应用的发展给图像传感器带来了更高的挑战，包括推动了后者在全局快门性能、高速拍摄、大分辨率、使用不可见光谱区域和三维体积深度提供的信息进行关键推断，以及神经网络处理的发展。

易继辉举例说，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，从1K、2K、4K一直到8K，像素要求逐渐提高。

具体来讲，平板检测过程分两步：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，检测发光源。LED有一个亮板在后面作为发光源，而OLED，特别是AMOLED（Active Matrix OLED）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。

“过去检测LED面板上的1颗像素，对应需要9颗像素（3 3），OLED则对应需要16颗（4 4），甚至25颗（5 5）像素。平板检测对图像传感器的像素要求越来越高，从4,500万到1.5亿像素，甚至超过2亿像素。”易继辉说。

易继辉以1.3英寸固定尺寸的图像传感器为例，阐述图像传感器技术发展路线图。首先，图像传感器的分辨率在逐年提升，从过去的200万像素、500万像素、800万像素、1200万像素，逐步升级到现在超过2000万像素。其次，噪声导数相当于图像质量，在同样大小的尺寸下的图像传感器逐年随着像素的增大，图像质量也在不断提高。此外，带宽也是逐年提高。比如，一个29 29mm2标准的工业用摄像头，十年前可能只是200万像素，后来逐渐增加到300万、500万、1200万，今年已经能够用到1600万像素。

“安森美半导体在技术上有非常长时间的积累。”易继辉说，如全局快门，在高速运动下使图像不会有拖影；内校正，像素内的校正，以前都是在系统里通过软件校正，现在直接做到硬件里，像素内部去做图像校正；工艺节点，从110纳米到65纳米，再到45纳米，甚至更小，充分利用了摩尔定律的优势，即成本、尺寸、耗电量都在逐年下降；背照式，在同样尺寸下分辨率越来越高，像素尺寸可能越来越小，感光量、感光度，特别是暗光下，性能可能就会降低，背照式就是用来提高感光能力；堆栈架构，以后就不光是两维空间了，而是三维、堆栈式、两次堆栈、三次堆栈都有可能实现。以后不光把模拟和数字信号放在第二层，甚至于人工智能一些算法放在第三层里，整个图像传感器就是高智能化的图像传感器。

可以预见，图像传感器的开发正在从仅提供RGB和二维坐标信息转移到新的更丰富的形式。图像传感器可提供更多类型的数据，无论是深度数据，还是增加的光谱信息，以及人工智能合并这些数据集并实现高级决策，从而使系统能够通过新的测量和决策机会提供更快、更准确的结果。作为工业机器视觉的领导厂商，安森美半导体会以全方位的智能感知产品阵容和领先的技术，应对工业人工智能应用挑战并推进智能制造的创新。（文/gongkong张丽莹）

1、触摸屏

随着技术的发展，人们对电子产品交互体验的要求越来越高，触摸屏作为新一代电子产品输入设备正逐步成为平板电脑、手机、电子书、GPS、游戏机等设备的新宠。触摸屏生产工艺复杂，从上游的ITO 玻璃镀膜、光刻、IC 组件加工，到中游的触摸屏模组贴合、丝网印刷、切割，再到下游的触摸屏模组贴合、盖板玻璃(Coverlens) 检测，都对工艺提出更高要求，使机器视觉技术成为相关环节生产和质量检测的必要技术。

2、FPD

FPD（Flat Panel Display）行业包括LCD、LED、OLED 等多种显示设备，各种技术工艺流程都非常复杂，其中LCD 是当前最主要的显示技术。FPD 行业对生产效率和产品品质有极高的要求，机器视觉技术作为非接触、高精度、高速度的生产、检测能力成为不可或缺的技术手段，从前道的ITO 玻璃检测、背光模组检测，到Cell 贴合、LCD 模组的COG 设备、对位贴合、切割机、飞针探测设备等、机器视觉技术的应用提高了设备厂商的核心竞争力。

3、激光加工

激光加工是一种应用广泛的工业加工技术，利用对激光器的运动控制，实现高精度的打标、切割、雕刻、焊接等功能。随着激光加工的工艺升级，传统技术已经不能满足工业加工对高精度高速度的要求，这使机器视觉技术与激光加工技术开始融合，通过视觉的定位和引导实现高精度加工，降低了对高成本精密卡具的需求，提升设备精度，降低加工成本。

4、太阳能

太阳能作为最有价值的未来绿色能源之一，是国家重点发展的行业领域，短期相对的产能过剩对太阳能电池生产设备提出更高的要求，从硅锭、硅片纯度、到加工镀膜过程的质量控制，都会影响最后太阳能电池片的光电转换效率，高质量产线能够降低废品率、从而降低生产能耗与太阳能电池片产出比，使太阳能成为真正的清洁能源，在太阳能电池片生产过程中，通过运用机器视觉定位、测量、检测等技术，可大大提高成品率，降低生产成本。

5、半导体

半导体技术是现代信息产业的根基，也是机器视觉技术最早的发源地。上世纪90年代，欧美半导体企业在半导体行业中应用图像技术，使其后来逐步发展成为今天的机器视觉技术，并成为半导体工艺不可或缺的关键技术。同时半导体产业规模庞大，行业摩尔效应对行业工艺不断提出挑战，也对其生产设备中的机器视觉技术的要求不断提升。

Ambarella（下称”安霸半导体”，纳斯达克代码：AMBA，专注人工智能视觉的一家半导体公司）宣布推出 CVflow® 系列最新芯片 CV5，该款人工智能视觉处理器可支持 8K 视频录制或 4 路独立图像输入的 4K 视频流录制。 新 SoC 芯片 CV5 将推动智能汽车摄像系统、消费级无人机、运动相机和 360° 全景相机，以及机器人视觉系统的进一步发展。安霸半导体 CVflow AI 引擎与双核 Arm®A76 处理器的完美集成为各种主流人工智能算法提供卓越性能。CV5 拥有高性能图像信号处理器（ISP），可为视频编码优化以提高人眼观感，同时为机器视觉算法优化以提升准确度。CV5 采用 5 纳米先进制程，拍摄 8Kp30 视频所需功耗低于 2 瓦。

安霸半导体首席执行官 Fermi Wang 表示：“CV5 的问世让安霸半导体可为下一代智能汽车、消费类相机和机器人视觉提供全新革命性解决方案。 我们将性能卓越的 CVflow AI 引擎与 8K 视频录制和多路 4K 视频流录制集于一身，让摄像机拥有优秀的图像处理和新颖的人工智能。”

在汽车视频流远程处理应用中，CV5 可支持多路视频流编码，涵盖前置 ADAS、驾驶员监控、车舱监控及侧视摄像头。借助于 CVflow 人工智能引擎，CV5 可同时运行高级驾驶员辅助系统（ADAS）算法（如车道偏离、前方碰撞预警）以及驾驶员监控算法（如驾驶员疲劳驾驶检测）等。 多路高分辨率视频捕捉与先进的人工智能处理的完美结合，可支持 ADAS 摄像头在远距离以更高精度识别目标物体。

对于那些盈手可握的超低功耗运动相机，尤其是要支持 8K 视频高帧率录制和回放、360 度全景和 VR 的视频设备来说，CV5 是非常理想的解决方案。

在消费级机器人和无人机应用中，CV5 的 CVflow 人工智能引擎可加速 SLAM 运算、实现路径规划、障碍检测、避障，自主定位导航等全自动运作。 具体到无人机航拍，CV5 在执行飞行控制和导航功能的同时，可实现录制高达 8Kp60 的视频。

CV5 与安霸半导体其他 CVflow 系列芯片共享同一套 SDK 和计算机视觉算法优化（CV）工具，简化了各个价格区间和不同性能选项的相机开发流程。 一套完整的机器视觉工具包括了编译器、调试器，并支持行业标准的 PyTorch™、ONNX™、Caffe™ 和 TensorFlow™ 等机器学习框架，以及卷积神经网络（CNN）性能优化完全指南，可帮助客户将自己的神经网络快速移植到 CV5 上。

CV5 芯片关键特征：

· 支持 DNN 的 CVflow 架构

· 双核 1.6GHz Arm®Cortex®-A76 附带 NEON™DSP扩展和 FPU

· 高速 SLVS-EC, MIPI-CSI (C/D PHY）接口，可接入多达 14 个摄像头

· 多通道 ISP，处理能力高达 8KP60

· 原生支持 RGGB、RCCB、RCCC、RGB-IR 和单色传感器

· 多重曝光高动态范围（HDR）处理

· 实时硬件加速的鱼眼镜头畸变校正（LDC）

· 支持多码流，高达 8Kp60 的 AVC 和 HEVC 编码

· 多种外设接口，包括 4 通道 PCIe、CAN FD、千兆网口、USB 3.1（主/从模式），三个 SD 卡控制器，MIPI DSI/CSI-2 和 HDMI 输出

· 支持高达 32GB 的 LPDDR4x / LPDDR5 / LPDDR5x， 64 位数据总线

· 可实现设备信息安全包括安全启动，支持 TrustZone®、TRNG、OTP、内存隔离，内存加密和虚拟化

· 5nm 制程

· 16×16 FBGA 封装，球间距 0.5 mm

关于Ambarella（安霸半导体）

Ambarella 的产品广泛应用于人类和计算机视觉领域，包括视频安防、高级驾驶辅助系统（ADAS）、电子后视镜、行车记录仪、驾驶员及舱内智能监控、汽车无人驾驶和机器人应用等。Ambarella 的低功耗处理器可用于智能摄像机设计，支持超高清图像处理、视频压缩、深度神经网络加速，可从高分辨率视频中提取有价值的数据。

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