【ZiDongHua 之“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈”收錄關(guān)鍵詞： 意法半導(dǎo)體 圖像傳感器 機(jī)器人 傳感器】
　　
　　圖像傳感器隱形霸主，意法半導(dǎo)體出招
　　
　　文章來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察
　　
　　從Yole提供的數(shù)據(jù)我們可以看到，攝像頭傳感圖像傳感器在未來大有可為。如下圖所示，手機(jī)、工業(yè)以及汽車等應(yīng)用是目前2D成像所關(guān)注的主要市場(chǎng)，成像技術(shù)也正在圍繞這些市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)增長(zhǎng)。與此同時(shí)，3D深度感知市場(chǎng)，也迎來了大爆發(fā)。
 
　　
　　作為一家在傳感器方面有著多年積累的企業(yè)，意法半導(dǎo)體基于自身的產(chǎn)品和實(shí)力，在多個(gè)市場(chǎng)布局。據(jù)意法半導(dǎo)體成像子產(chǎn)品部個(gè)人電子、工業(yè)與大眾市場(chǎng)業(yè)務(wù)線總監(jiān)David MAUCOTEL介紹說，公司傳感器的核心業(yè)務(wù)主要是智能手機(jī)前置攝像、智能手機(jī)后置攝像和個(gè)人電腦/筆記本這三個(gè)市場(chǎng)。
 
　　
　　其中，前置攝像頭主要是用于人臉識(shí)別，以及包括用戶的面部ID；后置攝像則依賴于一個(gè)在2013年推出的Laser Autofocus的品牌，關(guān)注于暗光環(huán)境下的視頻拍照和成像技術(shù)的生成；針對(duì)個(gè)人電腦和筆記本，意法半導(dǎo)體則推出了低功耗的人體存在檢測(cè)技術(shù)。除此之外，公司還在這個(gè)市場(chǎng)的手勢(shì)檢測(cè)、人臉識(shí)別以及其他的安全應(yīng)用方面有布局。
　　
　　“除了面向大眾市場(chǎng)推出覆蓋機(jī)器人、無人機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)品和現(xiàn)有的核心業(yè)務(wù)，我們還在發(fā)力面向未來的高增長(zhǎng)業(yè)務(wù)，當(dāng)中包括但不限于汽車、工業(yè)和新興應(yīng)用等。”David MAUCOTEL說。
　　
　　據(jù)介紹，面向汽車領(lǐng)域，意法半導(dǎo)體提供了應(yīng)用在駕駛員監(jiān)測(cè)、乘員監(jiān)測(cè)和外部攝像頭等市場(chǎng)的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品，能夠滿足中國(guó)歐洲和美國(guó)關(guān)于車輛道路安全法規(guī)的相關(guān)規(guī)定；針對(duì)工業(yè)市場(chǎng)的機(jī)器人、人數(shù)統(tǒng)計(jì)、無接觸操作、智能家居和智能揚(yáng)聲器等熱門應(yīng)用，意法半導(dǎo)體也提供了傳感器方案。此外，包括VR眼鏡在內(nèi)的智能眼鏡攝像頭和傳感器，也是意法半導(dǎo)體看中的發(fā)展方向。
　　
　　意法半導(dǎo)體的這系列故事，最早可以追溯到1999年收購(gòu)了蘇格蘭的初創(chuàng)公司Vision。
　　
　　意法半導(dǎo)體圖像傳感器的崛起之路
　　
　　1990年，Vision作為愛丁堡大學(xué)的創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目成立。公司致力于開發(fā)能夠捕捉和處理圖像的單芯片CMOS傳感器。這些傳感器廣泛應(yīng)用于桌面視頻會(huì)議、數(shù)碼相機(jī)、汽車、工業(yè)應(yīng)用以及玩具等領(lǐng)域。
　　
　　到了1999年，意法半導(dǎo)體宣布以3800萬(wàn)美元的現(xiàn)金的估值收購(gòu)了這家CMOS圖像傳感器先驅(qū)。時(shí)任意法半導(dǎo)體公司副總裁Philippe Geyres表示：“收購(gòu)CMOS圖像傳感器領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)將加強(qiáng)意法半導(dǎo)體在計(jì)算機(jī)外設(shè)、數(shù)字視頻和汽車等多個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域的片上系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)地位。”
 
　　
　　在Vision團(tuán)隊(duì)的支持下，意法半導(dǎo)體的傳感業(yè)務(wù)一路狂奔。在2002年，公司的手機(jī)攝像頭與ISP出貨量就突破了百萬(wàn)大關(guān)。
　　
　　到了2003年，諾基亞手機(jī)進(jìn)一步的普及了攝像頭，意法半導(dǎo)體的影像部門也進(jìn)入了黃金年代。但是后來，隨著諾基亞的業(yè)務(wù)逐漸走下坡路，意法半導(dǎo)體開始推動(dòng)攝像技術(shù)組合的多元化，并創(chuàng)造了FlightSense品牌。
　　
　　“FlightSense代表Time of Flight，也就是飛行時(shí)間概念，它是一種傳統(tǒng)的測(cè)距技術(shù)，而能夠達(dá)到較高的表現(xiàn)水平，經(jīng)濟(jì)效益高。同時(shí)，它的尺寸也比較小，在安卓手機(jī)的使用方面獲得了巨大的成功，有多家手機(jī)廠商能夠使用這樣技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦輔助的功能，能夠在拍照的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)更好的測(cè)距和輔助。”David MAUCOTEL表示。
　　
　　直到今天，意法半導(dǎo)體還在持續(xù)的推動(dòng)FlightSense品牌的開發(fā)。例如從2017年開始，公司就在其產(chǎn)品組合當(dāng)中也開發(fā)了更多的新的技術(shù)（如全局快門），這些技術(shù)也已經(jīng)在比較高端的手機(jī)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　
　　在過去的十年當(dāng)中，意法半導(dǎo)體還進(jìn)一步的開發(fā)和掌握了另外兩項(xiàng)技術(shù)：環(huán)境光感測(cè)器以及微光學(xué)（超表面光學(xué)）。其中，前者可以幫助我們測(cè)量所看到的光學(xué)顏色傳感器當(dāng)中具體的場(chǎng)景的色調(diào)，并且進(jìn)行微光的調(diào)整，能夠有效的實(shí)現(xiàn)一個(gè)表面光透鏡；后者則通過極具成本效益的微光學(xué)元件，為我們的相機(jī)傳感器和飛行時(shí)間（ToF）傳感器提供支持。
　　
　　如上圖所示，在持續(xù)投入25年之后，意法半導(dǎo)體已經(jīng)發(fā)出了四個(gè)系列的傳感器產(chǎn)品，包括3D深感、直接ToF模塊、環(huán)境光傳感器和2D攝像頭。這些產(chǎn)品也在過去的二十多年里持續(xù)升級(jí)。
　　
　　“過去十年之間，我們整體的直接飛行模塊的測(cè)距也從傳統(tǒng)的一到兩米，慢慢地拓展到了五到八米，甚至到十米的范圍。同時(shí)，我們的直接飛行模塊的視野得到了進(jìn)一步的提升，而且我們還可以將檢測(cè)的區(qū)域從單點(diǎn)擴(kuò)展到64區(qū)，進(jìn)而擴(kuò)展到256區(qū)。這些都是基于長(zhǎng)度不到五毫米的小模塊實(shí)現(xiàn)的。”David MAUCOTEL說。
　　
　　在2D攝像頭方面，David MAUCOTEL舉例說，自2017年開始，意法半導(dǎo)體向市場(chǎng)整體出貨已經(jīng)有超過十億部的2D攝像頭，公司也可以從非常小的分辨率一直抵達(dá)超過五百萬(wàn)像素的分辨率。與此同時(shí)，意法半導(dǎo)體還擁有全局快門黑白近紅外RGB的顏色，讓開發(fā)者在筆記本電腦的Windows系統(tǒng)當(dāng)中的ID身份識(shí)別也可以通過2D攝像頭完成。
　　
　　從下圖，我們可以看到意法把半導(dǎo)體在傳感器方面的實(shí)力。當(dāng)中，在面向包括智能手機(jī)在內(nèi)的全市場(chǎng)細(xì)分領(lǐng)域，意法半導(dǎo)體累計(jì)向市場(chǎng)推出了10億顆產(chǎn)品，其全局快門攝像頭的市場(chǎng)份額位居全球第一；ToF模塊和3D ToF傳感器的出貨量超過20億，也是全球第一。
　　
　　成功背后的四大價(jià)值主張
　　
　　據(jù)David MAUCOTEL介紹，公司的傳感器獲得這樣的成績(jī)，公司超過八百名的研發(fā)工程師固然功不可沒。此外，位于法國(guó)的克羅爾和魯賽以及新加坡的三個(gè)晶圓制造廠和電子晶圓的檢測(cè)廠以及位于中國(guó)深圳和位于卡蘭巴的后道工廠也是意法半導(dǎo)體的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。“從以上布局可以看到，ST是世界上唯一一家集成設(shè)備制造商。我們從傳統(tǒng)的設(shè)備的架構(gòu)一直到最終的產(chǎn)品鏈，都是自己全覆蓋。”David MAUCOTEL說。
　　
　　David MAUCOTEL總結(jié)說，意法半導(dǎo)體傳感器之所以能在全球競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中脫穎而出，這要得益于公司在以下四方面的價(jià)值主張：
　　
　　首先，意法半導(dǎo)體是全球知名的公司之一，公司可以在12英寸的晶圓上實(shí)現(xiàn)3D堆疊技術(shù)，這就意味著公司可以在晶圓的頂部來實(shí)現(xiàn)一個(gè)像素陣列的形成，而在其數(shù)據(jù)核下方，意法半導(dǎo)體可以通過混合鍵合的堆疊能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓的夾層，并完成相關(guān)的加工。
　　
　　“這就能夠幫助我們進(jìn)一步的去降低生產(chǎn)成本，同時(shí)也能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)頂級(jí)的性能表現(xiàn)。”David MAUCOTEL說。
　　
　　其次，意法半導(dǎo)體可以向市場(chǎng)提供一站式的交鑰匙解決方案。這就意味著公司可以不依賴外部合作伙伴來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。更重要的一點(diǎn)，意法半導(dǎo)體可以在深圳工廠將無源器件、激光器、微光學(xué)和基板集成到一個(gè)微模塊當(dāng)中，這也是在市場(chǎng)上獨(dú)一無二的能力。
　　
　　第三，意法半導(dǎo)器一直以構(gòu)建差異化功能為初衷，而不是一味地跟進(jìn)市場(chǎng)當(dāng)中的技術(shù)，這讓公司在同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中打造出了更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。以光學(xué)傳感器為例，意法半導(dǎo)體的芯片可以進(jìn)一步調(diào)高高動(dòng)態(tài)范圍功能，也能夠帶來基于事件的攝像頭功能。在芯片中，意法半導(dǎo)體還提供了超低功耗以及自主喚醒等模式，幫助進(jìn)一步提升設(shè)備使用過程當(dāng)中的數(shù)據(jù)處理以及安全性。
　　
　　最后，ST最獨(dú)特的一點(diǎn)就體現(xiàn)在公司的生態(tài)系統(tǒng)。以攝像頭為例，意法半導(dǎo)體提供了一站式的交鑰匙解決方案，公司能夠和全球合作伙伴通力合作，提供光學(xué)的封裝和模塊，確保公司的攝像頭業(yè)務(wù)能夠提供高質(zhì)量的服務(wù)。此外，意法半導(dǎo)體還能夠提供和攝像頭以及影像產(chǎn)品所配套的評(píng)估套件、相關(guān)設(shè)計(jì)，幫助客戶更快地將產(chǎn)品快速推向市場(chǎng)。
　　
　　“和全球其他的一些光學(xué)傳感器供應(yīng)商不同，除了影像產(chǎn)品部門以外，意法半導(dǎo)體還擁有市場(chǎng)知名的STM32 MCU、射頻、MEMS以及模擬和電源等產(chǎn)品線。這讓我們能夠?yàn)榭蛻籼峁┮徽臼降慕鉀Q方案、完整的生態(tài)系統(tǒng)，以及相關(guān)的傳感器和計(jì)算單元，幫助客戶在生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)一步通過人工智能的加持來提供客戶最終的產(chǎn)品表現(xiàn)能力。”David MAUCOTEL強(qiáng)調(diào)。
　　
　　一站式人在感測(cè)解決方案，賦能PC
　　
　　基于這些深厚積累，意法半導(dǎo)體為PC市場(chǎng)提供了一個(gè)叫做“ST Presence”的一站式的人在感測(cè)解決方案。得益于其先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，采用意法半導(dǎo)體人員存在檢測(cè)技術(shù)的PC機(jī)迄今已超過280款。近期，公司更是帶來了新一代的解決方案，為PC市場(chǎng)帶來更多賦能。
　　
　　據(jù)介紹，作為公司第五代交鑰匙傳感器解決方案，ST Presence通過“硬件+算法+AI”的融合，高度優(yōu)化了個(gè)人電腦與筆記本的節(jié)能、安全與用戶體驗(yàn)。從意法半導(dǎo)體成像子產(chǎn)品部業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Herve GROTARD介紹我們得知，該方案的核心依托于公司FlightSense 8×8 64區(qū)飛行時(shí)間傳感器，通過發(fā)射不可見紅外光測(cè)量距離，配合意法半導(dǎo)體專有的人工智能算法，可實(shí)現(xiàn)人體存在檢測(cè)、多人檢測(cè)和頭部朝向跟蹤等功能。這種集成化方法為主機(jī)廠商（OEM）帶來一個(gè)獨(dú)特的即用型解決方案，無需額外的開發(fā)工作。
　　
　　此外，第五代傳感器還集成了其他高級(jí)功能，例如，手勢(shì)識(shí)別、手形勢(shì)識(shí)別和通過分析人體姿勢(shì)的健康監(jiān)測(cè)。意法半導(dǎo)體的專家們總結(jié)道，公司的人體存在檢測(cè)（HPD）解決方案可以實(shí)現(xiàn)以下功能：
　　
　　1、自適應(yīng)調(diào)節(jié)屏幕亮度功能可以追蹤頭部朝向，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶沒有注視屏幕時(shí)，自動(dòng)調(diào)暗屏幕，從而降低用電量20%以上。
　　
　　2、離席位鎖屏和看屏喚醒功能可以在用戶離開座位時(shí)自動(dòng)鎖定設(shè)備，在用戶返回座位時(shí)，自動(dòng)喚醒設(shè)備，從而提高信息安全性和操作便捷性。
　　
　　3、多人檢測(cè)功能在有人偷看屏幕時(shí)向用戶發(fā)出警報(bào)，增強(qiáng)隱私保護(hù)。
　　
　　當(dāng)然，得益于意法半導(dǎo)體的全鏈條布局，公司這個(gè)方案還擁有節(jié)能省電、安全等多方面的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　正因?yàn)閾碛腥绱硕鄡?yōu)勢(shì)，除了PC/筆記本電腦、包括消費(fèi)電子、工業(yè)設(shè)備（機(jī)器人、紅外安全幕）、智能家居（控制面板、恒溫器、門禁/門鎖/手部檢測(cè)、銀行等）等領(lǐng)域的廠商，也正在評(píng)估意法半導(dǎo)體的HPD解決方案。
　　
　　“與以前的基于網(wǎng)絡(luò)攝像頭的用戶登錄解決方案不同，ToF傳感器不需要捕捉圖像或使用攝像頭，確保用戶隱私得到全面保護(hù)。”意法半導(dǎo)體方面強(qiáng)調(diào)。