豪威科技劉琦:智能圖像傳感器賦能自動駕駛
2020年6月22日-23日,由南京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)與蓋世汽車聯(lián)合主辦的“2020第三屆全球自動駕駛論壇”隆重召開。本次論壇重點圍繞與自動駕駛規(guī)?;逃糜嘘P的核心技術、法律法規(guī)、技術評測、商業(yè)模式等話題展開探討,下面是豪威科技中國區(qū)汽車電子業(yè)務部總經(jīng)理劉琦在本次論壇上的發(fā)言:
豪威科技中國區(qū)汽車電子業(yè)務部總經(jīng)理 劉琦
謝謝周總,還有南京經(jīng)開區(qū)邀請我們來參加這個論壇,我會大家分享一下我們對自動駕駛的一些看法。
開始之前,先簡單介紹一下我們公司。豪威科技創(chuàng)辦于1995年,我們在圖像傳感器這個領域已經(jīng)工作了超過20年了,并在2018年完成了跟國內(nèi)上市公司韋爾半導體的合并。同年我們收購了另外一家圖像傳感器的公司,三家公司整合成為現(xiàn)在的豪威集團。今年上半年,我們又收購了美國新思半導體的TDDI業(yè)務。到現(xiàn)在為止,我們其實是一家產(chǎn)品種類覆蓋比較廣的公司,當然了,我們最主要的銷售額還是來自于圖像傳感器這個領域。
回到圖像傳感器本身,我們現(xiàn)在80%的生意還是來自于圖像傳感器,就是一個光電轉換的器件。在我們生活當中,圖像傳感器可以說是無處不在,可能大家每個人都有智能手機,現(xiàn)在智能手機上至少有5—6個圖像傳感器。而且我看到過一個報道,在去年的時候,一臺智能手機上圖像傳感器的成本是首次超過了主處理器,大概可能達到接近100美金。我們的道路上到處都是圖像傳感器,等一下會簡單介紹一下我們看到一輛自動駕駛的車上大概會用到多少圖像傳感器。
這個是簡單介紹一下圖像傳感器的發(fā)展趨勢,手機圖像傳感器的規(guī)模大概接近100億美金,電腦大概還有4億美金,安防有5億,汽車大概有接近9億,新興市場有接近100M,醫(yī)療接近27M。
簡單講一下我們豪威集團在圖像傳感器幾個細分領域的市場地位,我們在手機市場現(xiàn)在是排名第一,安防是排名第一,汽車是排名第二,筆記本、平板現(xiàn)在也是排名第一。在一些新興市場現(xiàn)在排名第一,醫(yī)療也是排名第一。
這邊特別想強調一下,可能從市場定位上來講,我們在手機和安防目前來講是圖像傳感器最大的兩個領域上,現(xiàn)在分別排第三和第二,我們的定位是中端,目前在往高端發(fā)展。汽車市場,我們在歐洲是市場排名第一,在一些豪華品牌都是市場占有率超過50%。
說到自動駕駛,我們可以分成三部分,感知、決策和執(zhí)行,對于我們來講,我們作為一家二級供應商,一家半導體公司,我們想做的事情,就是努力把感知的部分能夠做好,能夠為后面的決策和執(zhí)行提供更準確的輸入。
這個是根據(jù)我們在跟國內(nèi)外大量的整車廠交流過程當中,他們提出來的當這個車達到L4或者L5自動駕駛的時候,圖像傳感器的配置,前視是以1—3目為主,主要是1目的,一些高端的車或者具備比較先進的自動駕駛的可能需要3目的攝像頭。側向感知是2—4目、后向感知是需要1目,四環(huán)視及APA需要4目,艙內(nèi)駕駛員監(jiān)測至少需要1—2目的,將來到L4或者L5自動駕駛以后,對于乘客來講我們也要了解乘客的狀態(tài),或者乘客下車以后有沒有問題,這個也是我們需要實現(xiàn)的功能,也需要1目攝像頭。行車記錄儀,也是將來出現(xiàn)事故以后取證的一個重要的裝備,包括今年我們國家也出了一個法規(guī),到2021年1月開始,要求行車記錄儀或者是事件記錄儀要二選一,要強制安裝。這樣算下來的話,基本上將來每一輛車需要配置接近少則11目,多則可能在15目的攝像頭。全球汽車的產(chǎn)量一年大概在8000—1億輛之間,大概可以算出來整個市場規(guī)??赡軙咏?5—18億的數(shù)量。按照汽車圖像傳感器的平均售價,一般可能會超過4—5美金,整個市場規(guī)??赡軙_到接近上百億美金。這也就是為什么現(xiàn)在所有的這些圖像傳感器,甚至一些半導體公司和初創(chuàng)企業(yè)都希望能夠進入這個市場,能夠在這個市場里面去分一杯羹。因為隨著經(jīng)濟發(fā)展,汽車圖像傳感器用量可能會超過安防,會成為僅次于手機的一個最大的圖像傳感器市場。
汽車半導體本身是一個需要積累的行業(yè),因為汽車上所有的東西都需要經(jīng)過非??量痰臏y試,包括高低溫、可靠性、振動,而且汽車有它自己比較獨特的質量體系,每一家整車廠都有自己質量體系的要求。實際上任何一家半導體公司想在汽車行業(yè)立足,要過很多關。我們在汽車行業(yè)已經(jīng)做了15年了,我們在汽車行業(yè)出貨超過8億顆,我們的產(chǎn)品得到所有整車廠,應該說全球任何一家整車廠都或多或少用到我們的圖像傳感器。
從2005年開始我們量產(chǎn)第一顆車用的圖像傳感器,包括一些汽車上的新技術也是我們在引導。到2009年我們第一代大象素技術量產(chǎn),這里可能講的是我們在汽車上的關鍵技術經(jīng)過很多輪迭代,已經(jīng)非常成熟,大家可以放心使用。到2018年的時候,我們也量產(chǎn)了第一代的深景技術,也是為了提高圖像傳感器本身單象素靈敏度的一個技術。
這邊簡單講一下,從汽車圖像傳感器和手機也好,安防也好,在不同的地方,從需求來講跟手機和安防是有很大的差別。我們把汽車的這些圖像傳感器,按應用來說,大致分成了四類。第一類就是給人看的,這個是需要去還原顏色,需要把這個圖像顯示出來給人看。這一類的技術,現(xiàn)在用得最多的就是行車記錄儀、環(huán)視、后視,我們用于人類視覺的一類圖像傳感器,這個對于技術來說,像公路安全是一個必須的,我們公司從去年開始基本上完成公路安全B等級的要求。
低功耗,因為圖像傳感器本身對溫度非常敏感,溫度提升以后它的性能會極速下降。做到低功耗,第一,可以幫助整車廠節(jié)省成本,比如說原來可以用金屬殼散熱,功耗降低以后可以用塑料外殼,塑料外殼會比金屬外殼省錢。我們現(xiàn)在主推的封裝是CSP的,也是行業(yè)里面最小的一個封裝,這個里面有豪威集團很多自己的專利技術。我們可以做到在同類產(chǎn)品當中,我們的尺寸最小。
另外,不同的CFA,圖像傳感器會有不同的需求,隨著一些機器視覺和人類視覺融合,我們也會相應推出不同的產(chǎn)品來滿足客戶的不同需求。
再有一個是LED防閃爍,因為LED本身是一個交流電驅動的光源,在人眼看是一個連續(xù)性的光源,在圖像傳感器可以看到圖像傳感器開關的變化,反映到圖像上來講就變成一個閃爍。這個就需要我們采取一些新的技術,從傳感器端把這個LED閃爍抑制下來,為后端的處理提供更多的方便。我們也是行業(yè)里面第一家提出LED防閃爍概念,并且把它實現(xiàn)量產(chǎn)的一家公司,我們在LED防閃爍必須要有深度的積累。我們也可以根據(jù)客戶的要求提供不同的其他的封裝。
第二個最重要的領域是自動駕駛或者ADAS,公路安全是一個最重要的需求,ADAS是一個公路安全功能件,我們下一代的800萬或者1200萬的圖像傳感器基本上都可以做到公路安全低等級。
功耗,功耗是任何應用都是非常重要的一個因素。
這里面想特別強調一下,針對自動駕駛或者ADAS,其實還有兩點是非常重要的,就是信息安全。自動駕駛因為是在將來特別實現(xiàn)L4或者L5自動駕駛以后,防黑客或者防數(shù)據(jù)篡改會成為一個主要的話題。下一代800萬的里面已經(jīng)加入了信息安全的模塊,我們現(xiàn)在實現(xiàn)了行業(yè)里面功耗最低的一個加密模塊,可以實現(xiàn)所有源數(shù)據(jù)端到端的加密,可以確保我的圖像傳感器光電轉換接收的圖像信號可以安全地到達你的處理端,你的主CPU,去防止黑客篡改,防止將來大家把一輛車變成一個殺人的機器。
另外,我們800萬的圖像傳感器,下一代ADAS圖像傳感器還可以提供更多的多路輸出,可以根據(jù)你自己的需要實現(xiàn)不同的輸出。
艙內(nèi)監(jiān)控,其實跟ADAS或者人類視覺一樣的,對紅外是有要求的,因為艙內(nèi)需要實現(xiàn)駕駛員的疲勞監(jiān)測,需要紅外遠光,需要白天晚上都能工作。對于我們來講,在行業(yè)里面最早推出來RGB-IR雙模的圖像傳感器,我們在安防領域的夜鷹技術已經(jīng)應用在車上。我們CCC的技術已經(jīng)申請了吉尼斯世界紀錄。
最后一個,ASIC,相當于是跟圖像傳感器配套使用的一個器件,它主要實現(xiàn)兩個功能,一個是把我們圖像傳感器通過光電轉換接收到的這些原始數(shù)據(jù)轉換成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)把它傳輸出去,我們也是在主流幾家圖像傳感器供應商里面具備自己研發(fā)ASIC能力的一家半導體公司。我們自己的圖像算法、不同的還原算法都有自己的一些優(yōu)勢。
后面簡單拎出幾個我們跟中國這些整車廠交流的時候大家比較關注的指標,以及我們在自動駕駛領域下一步可能會發(fā)展的方向,跟大家做一個簡單的匯報。
一個就是說低照,因為我們現(xiàn)在跟非常多的客戶交流過程中,客戶都對低照提出了很多的要求。低照,其實反映在我們圖像傳感器的指標上來講,就是一個SNR1的指標,就是說信噪比達到1dB的時候需要最少的光照量,這個值越少越好。我們現(xiàn)在還在努力改善我們的低照性能,基本上也是通過以下兩個方式,一個是通過空域、時域或者智能的算法來改造我們低照的噪音,更好地提升我們的信噪比。
第二個就是寬動態(tài),一直是車上追求的一個非常重要的指標,從早些年的85dB,到我們提出來110dB,120dB,今年在ADAS都開始要講140dB,這個領域我們也在持續(xù)地提升我們自己的寬動態(tài)性能。其實寬動態(tài)提升本身非常簡單,只要通過多幀的疊加,基本上可以非常容易提升圖像的寬動態(tài),最難的是怎么減少空域和時域的鬼影,如果你不減少鬼影,只是單純提升寬動態(tài)指標,你提升寬動態(tài)以后,鬼影會變得非常嚴重,鬼影變得非常嚴重的話,對后端算法處理,決策端和執(zhí)行端都會造成很大的誤判。
另外,我們也通過我們AI的技術改善提升寬動態(tài)的性能。
安全現(xiàn)在是非常安全的一個話題,我們是行業(yè)里面最早實現(xiàn)在ADAS圖像傳感器里面實現(xiàn)端到端加密的一家供應商。已經(jīng)在我們800萬的圖像傳感器里面集成一個加密的模塊,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的加密、打水印,包括一些數(shù)據(jù)的腳印,結合我們自己的算法,可以實現(xiàn)整個攝像頭的污損檢測以及光污染檢測。將來就可以靠我們的模組供應商,可以實現(xiàn)模組噴洗進行清洗。右邊是一張光污染的照片,可以通過我們的算法進行識別和規(guī)避。
這是三個指標。
最后,這個是我個人比較喜歡的一張介紹我們豪威集團在整個圖像傳感器領域定位的一張圖。
我們現(xiàn)在作為圖像傳感器領域的一家供應商,我們怎么去定位我們自己,我們自己的核心競爭力在哪里?這張圖講得比較清楚,圖像傳感器最主要的三個應用領域,就是手機、汽車和安防。這三個領域的技術各有側重,但又可以互相借用。打個比方來講,手機里面追求高象素,大家都知道,小米今年已經(jīng)開始用三星1億象素的圖像傳感器,這個在汽車上來講幾乎是不敢想象的。在手機這么小的一個空間上要實現(xiàn)1億分辨率的圖像傳感器,對象素的尺寸就會提出非常嚴苛的要求。所以對我們來講,我們手機圖像傳感器的象素尺寸都已經(jīng)到0.6、0.5、0.7的級別了。如果沒有手機就不會有小象素的技術,小象素的技術帶來更多的靈活性。
在安防角度來講,圖像傳感器關注最重要的一個技術指標就是對于紅外的敏感度,所以我們在安防領域推出了自己的夜鷹技術,其實是一種半導體工藝上的提升。大家也知道850或者940納米的紅外線,光電二極管對這種波長的光其實是不敏感的?;谶@個,我們開發(fā)了一系列工藝,打通通路,隔絕光干擾等等,都可以極大地提升850、940納米的轉化率。使用我們這個夜鷹技術以后,在850、940納米光電轉化效率比原來提升3—5倍。
汽車上我們比較關注的一些技術,比如像寬動態(tài),還有全局快門,這都是汽車上比較關注的技術?,F(xiàn)在來看,下一代汽車里面用到的技術,可以用四個小象素合成一個大象素,如果你想去實現(xiàn)這種產(chǎn)品的話,如果沒有手機里面的小象素技術,你在汽車上是不敢想象的,因為沒有0.7納米的技術,沒有1納米的象素技術,不可能實現(xiàn)4個1納米技術合成一個2納米的大像素。當你在陽光好的時候,光照特別好的時候,可以做大的分辨率,當光照不好的時候,可以用四個小象素合成一個大象素,這個就是我們下一代主打產(chǎn)品的優(yōu)勢就可以體現(xiàn)出來了。
今年我看到另外一個趨勢,在手機上,寬動態(tài),大家對拍照效果的要求越來越高,手機上對寬動態(tài)的要求越來越高,我們就可以相應地把汽車上的一些寬動態(tài)技術拿到手機上去用,讓我們手機的圖像傳感器有更好的競爭力。
我們現(xiàn)在是所有的圖像傳感器供應商里面唯一一家能夠在這三個領域還能夠做到都是世界前三的一家供應商,這是我們比較獨特的一個優(yōu)勢,也是希望在汽車行業(yè)自動駕駛發(fā)展的過程當中,作為一家半導體公司,能夠做出自己應有的貢獻。
謝謝大家!
來源:2020-07-05 豪威集團
文章關鍵詞: 圖像傳感器技術
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