安森美陶志：工业图像传感器的六大趋势

安森美成立于1999年，公司总部位于美国亚利桑那州菲尼克斯，目前专注于汽车和工业终端市场，正加速汽车电汽化和汽车安全、可持续能源、工业自动化以及5G和云基础设施等的变革。自1999年作为标准产品半导体业务部门从摩托罗拉分拆以来，安森美主要生产模拟IC、标准及先进逻辑IC、分离小信号及功率元器件等产品。之后公司在图像传感器方面持续进行大量投入，陆续收购了Aptina,Truesense, Cypress Image和SensL等技术领先公司，从而形成了如今的智能感知事业群（ISG）。

安森美转型战略：智能电源和智能感知，来源：公司公告

2021年8月，安森美管理层公布了公司的新发展战略——智能电源（IntelligentPower）和智能感知（IntelligentSensing）。其中“智能感知”一直是安森美看好的细分领域，随着历史上数次收购的积累，公司目前形成了主要部门智能感知事业群（ISG）。智能感知部（ISG）自2014年成立以来，提供CMOS图像传感器、图像信号处理器，毫米波雷达、硅光电倍增管（SiPM）、单光子雪崩二极管（SPAD）和激光雷达（LiDAR）等产品，主要应用于汽车、工业等领域。迄今为止，安森美有超过1.2亿颗图像传感器付运到先进驾驶辅助系统（ADAS）的应用中。同时公司开发了完整的产品方案组合及各种传感器模式，来支持L4和L5级别自动驾驶汽车，这使其在全球汽车成像市场获得超过60%的份额。

安森美智能感知部工业及消费应用大中华区市场经理陶志

2022年11月17日，在一年一度的机器视觉展上，安森美智能感知部工业及消费应用大中华区市场经理陶志接受了与非网记者的采访。据了解，本次机器视觉展，安森美主要展示的是非车规级产品，主要集中在工业领域的工规级图像传感器。安森美的两个技术方向：一个是智能感知，一个是智能电源，而智能感知部分则以图像传感器为主。根据YoleDevelopment2021年数据显示，安森美图像传感器在工业领域的CIS市场份额排名第一。并且在中国市场安森美在工业领域取得了不错的成绩。

安森美智能感知产品线介绍

安森美智能感知部的产品种类很多，不仅提供丰富多样的图像传感器选择，从VGA到4500万像素，有车规和工规的产品，还提供激光雷达传感器，既有直接飞行时间dTOF又有间接飞行时间iTOF传感器，满足各种应用市场的需求。安森美的智能感知技术持续聚焦汽车应用和工业，包括汽车功能电子化和自动驾驶，工业自动化，机器视觉，人工智能包括边缘人工智能，机器人，智能楼宇，新零售，安防，元宇宙等各领域。

随着中国新能源，半导体的发展，光伏检测，锂电池，晶圆检测，3C检测这些需求都比以往有成倍甚至几倍的增长，这就出现更多新型的细分领域。另外边缘人工智能不断地、几乎每年会出现一些新领域，比如新零售，智慧农业、畜牧业和农业都开始了智能化、远程化、无人化的需求，要求智能感知解决方案来帮助实现。

本次视觉展上，安森美展示了多款工业级图像传感器，包括安森美的XGS系列CMOS图像传感器，特别是基于XGS5000(530万像素 2592x 2048)、XGS12000(1200万像素4096x3072)、XGS16000(1600万像素4000x4000)和旗舰产品XGS45000(4470万像素8192x5460)的参考设计，能以每秒60帧的帧速率运行8K视频。这些图像传感器能提供多种分辨率和12位图像质量的帧率。这先进的XGS系列器件基于创新的3.2微米全局快门像素，即使是在高分辨率下亦能提供出色的图像质量和一致性。还展示一款2000万分辨率卷帘快门的新产品，主要用于工业的高分辨率图像传感器。这款1/2英寸的2000万像素图像传感器具有许多功能特性，采用专有技术，在所有工作条件下都能提供卓越的图像质量，并以极低的功耗实现高性能。对于需要考虑功耗和/或带宽的应用，该传感器可被配置为输出各种低分辨率的图像格式。

手持式条码扫描器需要快速、可靠，且电池使用寿命长，以满足从零售店到电子商务仓库对工人生产效率不断提高的期望。安森美此次展示了一种新的条码扫描器方案，该方案采用新的1/8英寸VGACMOS数字图像传感器，比安森美上一代VGA图像传感器的全局快门效率高4倍。小巧的尺寸和超低的功耗使其可以部署在极其紧凑的视觉系统中。

安森美还展示了受欢迎的AR0234CS图像传感器。这款1/2.6英寸的230万像素图像传感器采用全局快门技术，能够输出每秒120帧的全分辨率图像，且极其适合于创建深度测量所需的双目立体视觉应用。最新一代4K分辨率3840x2160(16:9)，基于堆栈背照式(stackBSI)的卷帘快门CMOS传感器也会亮相。它们支持多种触发模式、多相机同步场景切换和自动化/用户控制的黑电平校正(BLC)。其中一款4K传感器支持片上三次曝光合成的高动态范围，可以片上输出高达120dB动态范围的数据，从而在对比度较明显的场景下提供更好的图像细节，并大大节省了后端处理芯片的资源。另一款4K传感器具有超低功耗结构、运动唤醒模式和出色的微光性能，非常适合需要考虑低功耗的紧凑型产品应用。

工业图像传感器的六大趋势

陶志同时也介绍了工业图像传感器的发展趋势：

一、更高的像素。工业检测对精度和细节越来高，新兴的行业如新能源，光伏，锂电等需要检测的项目越来越多，各种各样，以及算法的进一步强大，4K逐渐成为一个新的成长需求。比如显示面板检测，像素从以前的1K，2K到现在的4K，8K，屏幕也从CRT到LCD,OLED,AMLED,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。所以对图像传感器的像素要求越来越高,需求已从3000万，到现在的上亿个pixel。安森美的图像传感器新产品直接布局了6款6K产品，有全局快门的XGS系列4K2K,4K3K,4K4K可以选择，还有卷帘快门的3款4K2K的新产品分别对标高中低端的视觉方案。

二、更大的分辨率。比如工业制造里常见的SMTPCBA检测，或者新兴的半导体晶圆检测，太阳能面板光伏检测，要求在固定单位时间内所能检测的线路板面积越大，劳动生产效率才会越高。相对图像传感器来讲，单位时间内收集信息量越大越好，所以就需要大分辨率，还要求帧率越来越高。工业成像大部分是给机器做分析，要求成像清晰，边缘明确，对图像传感器来说，要求sensor对光的响应QE要高，pixel要大，最好有足够大的满井电荷容量可以满足客户长曝光或者高光照条件下的需求，因为工业应用中特别是制造业，工厂的运转速度都特别快，那么工业相机要能及时抓拍，当被测工件从传送带上移动过来，工业相机通常要能快速的连续抓拍几帧图像，并快速读出数据传输给上位机，那么还要留给算法软件足够的时间去分析并作出判断，并准备好对传送带上的下一个工件进行抓拍。这可能就要求sensor能支持短曝光，高帧率，用GS的sensor比较多，这些要求在3C检测中很常见。

三、景深要求。3D相机需要高度或者说深度信息的抓取，这就对大像元、高帧率有需求，安森美有经济型的GSsensor可以用在双目，结构光的相机方案，superdepthpixel，以及激光实现的dTOF和iTOF的解决方案。无论是用来做扫地机器人、还是做物流小车，还是做工业流水线上的深度检测，包括医疗检测，都有相对应的解决方案。

四、非可见光检测。很多工业检测已不仅仅局限在可见光区域，对硅基的图像传感器要求能加强NIR波段的QE，这个NIR增强的需求也越来越大，比如用在成分分析的应用上，有些运动轨迹的抓拍也会用到。

五、AI机器视觉的应用。以后的工业也会运用大量的AI技术，图像传感器作为眼睛更是推动人工智能发展的一个元素。如今，AI已用于60％以上的计算机视觉应用程序中，而AI在制造应用程序中的增长已超过50％年复合增长率。用于成像的AI决策已从云过渡到边缘-迁移到与成像系统本身相邻或并入其中的计算机系统。比如把人工智能的训练环节保留在GPU或云端，利用堆栈工艺可以将决策或甚至与之相关的一些预处理集成到图像传感器本身上，比如在传感器上集成用于图像识别的低层或者小算力的卷积神经网络层。这些AI功能集成在图像传感器中都将会实现。陶志认为，边缘计算、人工智能、深度学习、嵌入式视觉、5G+都是未来发展的行业趋势，而这些都对图像传感器提出了新的要求。AI运算需要采集大量的图像数据，而安森美要做的就是使得采集的图像质量保持稳定，尽量的减少噪声。

六、更高速的数据传输。除了AI本身，5G网络提供了便捷，高速，高带宽，低延迟，高可靠性的数据传输通道，这点对于AI机器视觉来说很有意义。通常，图像传感器的数据量都比较大，例如，安森美一颗12M的图像传感器，一帧画面的数据量就有144Mb（12bit/pixel）。如果没有高速，高可靠性的网络，这样的数据量就只能在终端直接处理，限制了信息的处理和交互能力。在5G网络的支持下，可以把数据发送到云端，能够实现更加复杂的运算并且实时返回结果，比如在抗疫情期间，5G和视觉的结合让我们都当了一次“云监工”。我们在智能感知产品中就会考虑到这些新技术的需求，在接口，计算，尺寸，功耗，工艺等做更好的改进。

为特殊行业客户需求提供定制产品

除了上述提到的通用类市场的图像传感器，安森美也会针对一些特殊的行业客户进行定制。陶志特别提到了安森美帮著名的专业摄影公司ARRI定制的产品。ARRI是一家电影行业的全球化公司，业务由摄影机系统、灯光、媒体和租赁构成，结合艺术与未来的新技术服务影像创作。其作品曾获得奥斯卡、艾美奖等专业摄影奖。ARRIAlexa 35使用安森美Alev4 CMOS图像传感器。据安森美称，自2010年以来，Alexa系列摄影机已经使用了安森美上一代Alev3 CMOS图像传感器版本，此次新款传感器代表该公司迈入了数字电影摄影的新时代。

根据安森美的数据，Alev4 CMOS图像传感器尺寸为27.99mmx 19.22mm，分辨率为4608x3164像素的分辨率，相当于1460万像素的图像，最大帧速率为120fps。随着数字电影摄影技术在电影制作人中的广泛使用，ARRI的数字摄影机及其Alexa系列产品已成为备受瞩目的工具。该公司指出，在2022年戛纳电影节首映的49部电影中，有30部使用了Alexa系列的摄影机和安森美定制的CMOS图像传感器。

安森美的中国市场策略

陶志对与非网记者表示，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。图像传感在包括工业在内的许多应用领域迅速增长，因为它使系统能识别周围的世界并与之交互。安森美全系列量产的低功耗、低噪声XGS系列高性能图像传感器，具有通用的分辨率，并提供多个易于使用的开发平台，全面支援设计人员快速实现最先进的相机设计，以及经济型的AR系列适用于大部分传统的工业检测、自主移动机器人、工业扫码、双目深度测量等，搭配图像信号处理器做了相应的方案，帮助客户加快开发。

最后，对于安森美来说，工业市场是重要的战略方向。中国在整个可持续生态系统中的很多方面都处于领先地位，包括工厂自动化、5G和云电源、电动汽车、先进安全、充电、能源基础设施，这就形成了迅猛的增长势头，中国的工业市场的未来和潜力是巨大的。陶志表示，中国一直是安森美的重点市场，安森美将顺应中国的大趋势下，发展智能电源和智能感知技术，推动2倍市场增长，持续聚焦汽车应用和工业市场，同时将优化在中国的制造基地，投入销售和应用工程师团队，为客户提供业务和技术支持。与战略客户的联合实验室和长期供应协议，都是发挥安森美价值的举措。“安森美承诺做良好的企业公民，支持中国的环境目标，即在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。”陶志最后表示。