将光转化为可信数据：意法半导体如何为 AI 时代重塑影像技术

来源：意法半导体

随着人工智能从云端走向边缘，传感正日益成为机器感知和作用于真实世界的核心能力。意法半导体的影像事业部正处在这一变革的中心，其战略围绕深度传感、AI 视觉以及系统级集成展开。

在本文中，意法半导体影像子事业部，模拟、电源与分立器件、MEMS 与传感器事业部执行副总裁 Alexandre BALMEFREZOL 解释了影像事业部如何超越传统影像，以及为什么传感器的未来在于“感知”，而不仅仅是“采集图像”。

首先，ST 的影像事业部是什么？影像在 AI 时代又是如何演进的？

影像事业部是 意法半导体内部一个历史悠久的组织，在光学传感领域拥有超过 25 年的专业经验。我们的技术已经实现大规模部署，嵌入到多个市场的数十亿台设备中。我们最初从摄像头图像传感器起步，并逐步扩展。如今，我们的使命更加广泛：推动我们所称的“物理 AI”（Physical AI）——即能够感知、理解并响应环境的系统。

这意味着要超越传统影像，将视觉、深度和上下文感知结合起来，形成真正的机器感知。行业正在从面向人类理解的影像，转向面向机器感知的传感。这一转变带来两个重要变化。首先，传感器必须超越可见光，捕捉更多维度的信息，例如深度或红外信号。其次，它们必须具备极高效率，因为这些数据中的大部分将在本地处理，通常还要受限于严格的功耗和时延要求。

这对传感器设计意味着什么？ST 在这一转型中扮演什么角色？

这改变了设计优先级。我们不再只优化分辨率或图像质量，而是优化系统层面的表现：功耗、延迟、集成复杂度，以及传感器输出被 AI 使用的便利性。因此，我们的技术被设计为提供上下文，而不仅是像素。它们被构想为更大系统的一部分，这个系统包括计算、软件和算法——所有这些都经过协同设计，以实现感知能力。

我们的角色，是通过集成化传感系统推动这一转型。我们将视觉、深度和处理能力整合到一致且优化的解决方案中。因此，我们说影像不再只是关于摄像头；它是将光转化为可用数据，从而在边缘端驱动智能行为。这正是释放现实世界 AI 新一轮应用的关键。

ST影像事业部如今的战略和定位是什么？

行业正在从“为人影像”转向“为机器感知”，而我们的战略正反映了这一演变。随着我们已出货超过 30 亿颗 ToF 传感器，ST 正从单一器件走向集成式传感系统，融合深度、视觉和 AI 友好型处理能力，以服务真实世界应用。

我们的核心目标，是将光转化为 AI 可以直接使用的可信数据，从而理解场景并支持决策。我们不再追逐整个影像市场，而是聚焦于那些传感真正驱动系统价值的领域：深度传感、AI 驱动视觉以及高度集成的解决方案。这种聚焦使我们不再只是一个普通的相机供应商，而是快速增长领域中的先进感知合作伙伴，例如工业自动化、机器人和边缘智能。

ST 为何与众不同

是什么让这种定位在市场中具有可信度？ST 的差异化体现在哪里？

目前在这一领域ST主要有三大支柱：长期创新、工业规模，以及围绕两个核心平台构建的产品组合——用于深度传感的 FlightSense 和用于 AI 视觉的 BrightSense；二者共同形成面向边缘 AI 的完整感知栈。

过去十年中，我们已出货数十亿颗传感器，尤其是在飞行时间（ToF）和全局快门产品系列方面。如此规模验证了我们的技术不仅先进，而且在实际应用中已经过验证、稳定可靠。同时，由于我们专注于差异化传感，我们能够在目标细分市场中保持强势地位，并持续投资于我们独特的能力。

我们的差异化建立在高价值传感技术的聚焦与集成之上，在这些技术中，感知能力、性能以及系统级集成最为关键。我们的一项重要资产，是全球垂直整合制造商（IDM）模式，以及我们所说的“从像素到系统”的方法。我们掌握从像素架构、工艺技术，到制造、封装和系统集成的每一个环节。这让我们具备更快的创新速度，也能够交付完整的传感解决方案，而不仅仅是独立器件。

全球布局和 IDM 模式有多重要？实际带来了哪些好处？

这对我们的价值主张至关重要。借助 IDM 模式，我们控制了端到端链条：传感器设计、工艺开发、欧洲的前端制造，以及亚洲的后端运营，并由全球合作伙伴和客户网络支持。这一结构使我们能够快速实现创新产业化，在大规模生产中保证质量和可靠性，并为汽车和工业等高要求市场定制解决方案。

客户会看到三大主要优势。第一是速度：完全掌握整个技术栈意味着我们可以缩短开发周期，更快将新技术推向市场。第二是差异化：我们可以将传感、光学、处理和软件结合成预集成子系统，从而简化客户设计。第三是可扩展性和鲁棒性：我们的产品专为大批量、一致性制造而设计，这对长生命周期、安全关键或任务关键型应用尤其重要。

人才在影像事业部的成功中扮演什么角色？

他们是决定性因素。影像事业部在 13 个国家拥有 800 多名专家，其中很大一部分专注于研发。在这样一个技术复杂且快速演进的领域，对创新的高度投入至关重要。
我们的团队融合了半导体、光学、光子学、信号处理、软件和系统方面的专业能力。这种广度让我们能够从完整解决方案的角度思考，而不是孤立的单个器件，并将从像素到算法的一切进行协同优化。

影像事业部如何长期保持创新？

我们同时依赖强大的内部能力和丰富的外部生态。在内部，工艺技术、产品设计和系统工程紧密协同，使科研想法能够快速高效地转化为工业产品。在外部，我们与重点研究机构、大学和产业伙伴合作。这些合作帮助我们探索比市场需求提前数年的技术，并确保持续不断的创新管线。内部整合与外部合作之间的平衡，正是我们保持雄心勃勃路线图并实现规模化交付的原因。

哪些技术支撑 ST 的战略

这一战略背后的关键技术是什么？

有两大支柱尤为突出：飞行时间（ToF）深度传感，以及 AI 驱动视觉技术，例如全局快门和 RGB IR 影像。我们还结合了 3D 堆叠、超表面光学和嵌入式处理等先进能力。目标是让传感器不仅采集数据，还能对数据进行预处理和结构化，使其可被 AI 直接使用。真正的差异化体现在这些元素整合成系统之后——系统更智能、更紧凑，也更节能。

ToF 已经存在一段时间了。今天这项技术成熟到什么程度？FlightSense 有什么新进展？

这项技术已经非常成熟。我们在 ToF 领域已开发超过 10 年，并已出货超过 30 亿颗 ToF 传感器。如今变化的不是核心技术本身，而是其应用范围。ToF 正从智能手机扩展到众多需要可靠深度信息的系统中，正在成为感知领域的主流基础模块。

我们最新的旗舰产品是 VL53L9，这是一款高度集成的 3D LiDAR 模块。它将发射器、接收器、处理和电源管理集成在一个紧凑、免校准的器件中。它提供超过 2000 个感知区域、最高每秒 100 帧的速率，以及最高 9 米的测距能力，并具备宽视场。

除了原始规格参数之外，它还被设计为便于集成并可靠运行，从明亮的户外环境到完全黑暗的条件都能工作。

在视觉方面，BrightSense 的作用是什么？为什么 RGB 与近红外结合很重要？

BrightSense 是我们专为机器设计的视觉传感器系列。最新的 500 万像素器件融合了多项创新，比如 3D 堆叠、2.25 微米像素，以及混合式全局/滚动快门架构。因此，一个传感器就能同时提供高图像质量和精确的运动捕捉，而这在过去往往需要不同的技术。

在一个传感器中集成 RGB 和近红外（NIR）至关重要，因为这使系统可以在白天和夜晚条件下都正常工作，而无需机械滤光片。这简化了系统设计，降低了成本和复杂度，并提升了鲁棒性，尤其适用于需要全天候可靠运行的应用。

ST如何应对功耗问题？FlightSense 和 BrightSense 如何协同？

功耗是一个关键设计参数，尤其对于始终在线和电池供电系统而言。我们开发了超低功耗传感器，在自动唤醒模式下功耗约为 1–2 毫瓦。这使可穿戴设备和智能家居产品等能够在极其有限的能量预算内实现持续感知，让始终在线 AI 在新的形态中变得可行。

FlightSense 和 BrightSense 是互补的感知支柱。FlightSense 提供深度和空间感知；BrightSense 提供视觉和上下文信息。二者结合后，系统既能绘制周围环境，又能识别正在发生什么。换句话说，系统能够看见、理解并采取行动。这是边缘端真实世界 AI 的基础。

这些技术如何转化为具体应用？又如何影响客户和市场？

这如何转化为现实世界应用？哪些应用正在推动需求？

VL53L9 打开了非常广泛的应用场景，包括机器人、工业自动化、智能楼宇和医疗健康。例如，人员检测或安全监测等分析可以直接在微控制器上运行。在某些场景下，应用可以以每秒 30 帧运行，同时仅使用约 13% 的 RAM 和 6% 的 Flash。这种效率水平是边缘 AI 的关键推动因素。

我们也在智能城市、工业自动化、机器人和安防领域看到强劲增长。

在这些领域中，需求是相同的：设备必须理解其环境，而不仅仅是记录它。这就是为什么我们强调“感知”，而非传统影像。

对客户和市场而言，最大的意义是什么？

我们正在从单个传感器迈向完整的感知平台，将传感、处理和软件整合在一起。这有助于客户更快构建更智能、更高效的产品，同时降低功耗、减少系统复杂度并提升性能。传感正在成为一种系统级能力，而 ST 影像事业部正通过将光转化为可信数据，帮助 AI 从云端走向物理世界。