安森美半导体推动汽车市场创新的方案

当前,半导体产业的增长动力已由传统消费电子和计算终端市场转至汽车和工业/安防领域。减少油耗及排放、主动安全及自动驾驶、汽车功能电子化、互通互联和照明等趋势正推动汽车中半导体含量的持续成长。而工业/安防领域如机器视觉、监控、物联网等成像应用则对图像传感器的性能提出了日趋严苛的要求。作为全球第七大汽车半导体(除微控制器以外的第二大)供应商、第一大汽车和工业/监控图像传感器供应商,安森美半导体将策略地利用自身优势配合市场,推动创新。

汽车电子大趋势

汽车中电子成分不断升高,启停交流电机、双离合器、燃料电池及无级变速箱等新特性及新能源汽车,得以大力发展,以减少油耗及排放。安全意识的不断提高及地方政府法规的推动,促进汽车由过去的被动安全转向主动安全,即实现预测并采取措施避免事故,加之人们对自动驾驶的兴趣和关注,将推动视觉和先进驾驶辅助系统(ADAS)的爆发式增长。据预测,到2020年,每辆豪华车将配备多达20台摄像机。汽车互通互联迅猛发展,表现为USB、蓝牙、线控、HDMI、车内通信等特性的增强。而通过汽车前灯、尾灯、内外部照明实现汽车个性、安全和节能将日趋普及。

安森美半导体汽车策略及优势

安森美半导体是全球汽车半导体领袖,2015年源自汽车细分市场的收入达11.53亿美元(占公司收入的33%),全面的产品阵容包括电源管理、传感器、模拟和标准器件(图1),用于动力总成、主动安全、电源、车身及内部、车载网络及照明等应用,以配合汽车电子发展趋势。

 

安森美半导体推动汽车市场创新的方案

 

图1:安森美半导体汽车策略及产品和方案阵容

安森美半导体设有专门的全球汽车设计中心,具备丰富的汽车设计历史和优化的系统架构,专有的汽车质量组织致力于超越客户对品质的期望,而现场应用组织为客户提供全面的支援。公司还于慕尼黑、东京、上海、韩国、底特律配备汽车解决方案工程中心,预测汽车系统的复杂性,并运用汽车应用专知,与一线厂商和OEM合作开发完整的应用方案,帮助汽车客户解决系统设计挑战。

安森美半导体针对汽车功能电子化趋势的方案

据预测,到2020年,每辆豪华车将多达120台电机。降低汽车内电子电路成本、减小尺寸及重量,和实现更高可靠性的要求日益增加。为此,安森美半导体开发出高度集成的IPM,无需电路板和外部微控制器,较当前分立方案更小、更轻、成本更低,用于驱动汽车滑动门、电动助力转向(EPS)单元、泵、雨刮、暖通空调(HVAC)和散热风扇,提供更高可靠性。

人机交互控制是现代汽车智能化的一种趋势。安森美半导体的14通道触摸传感器LC71F7001PVB,采用首创的差分电容监测,提供极佳的噪声抑制和极高灵敏度,可检测手指甚至是人造指甲或戴着手套的操作。

安森美半导体还推出世界首款无电池无源传感器,省去用于当今汽车油箱里的敏感电子和机械装置,实现射频识别(RFID)的突破性传感器技术,将多个传感功能集成到单个芯片上,无需激励探测器或微控制器,只需一个接收终端,就能无线感测温度、湿度、压力和距离,用于汽车胎压监测系统(TPMS)、座椅占位检测系统、整车质量控制漏水检测及液位检测等应用,可降低成本,无需维护,并具备极高可扩展性,克服当前市面上的无线传感器需要收发器、额外的外围元件、激励探测器及微控制器等多个IC、由电池供电、不可扩展、需要后期维护、成本较高、目标市场有限等缺点。

 

安森美半导体推动汽车市场创新的方案

 

图2:一个接收终端,无限的应用–安森美半导体的无电池无源传感器

图像传感器趋势及安森美半导体优势

如今,成像系统广泛用于汽车、扫描、机器视觉、智能交通系统 (ITS)、安防/监控以及特定市场如医疗、科学、国防和微光成像(EMCCD)等领域。CCD和CMOS是两种主要的图像传感器技术,相对而言,CCD传感器提供最佳的图像均匀度、高线性动态范围、高光灵敏度、大光学格式,而CMOS传感器读取更灵活、功耗更低、帧率和集成度更高,设计人员需根据应用需求匹配最适合的技术。例如,移动/消费电子设计需更注重功耗和尺寸的考量,汽车设计力求达到低功耗、小尺寸和高动态范围(HDR),卫星设计则对图像质量、光灵敏度和动态范围有更高要求。

安森美半导体传承40多年的成像技术积累,先后收购CYPRESS、TRUESENSE、Aptina,现在公司拥有2000多项成像专利,具备宽广的技术基础(包含CCD和CMOS设计)和多元化的产品组合,像素大小从1.1 µm 至 24 µm,分辨率从VGA至超过5000万像素,并拥有最广泛的市场和应用,能根据不同应用的需求匹配最适合的技术。

1.图像传感器用于汽车主动安全

主动安全特性带动汽车图像传感器的爆发式增长,图像传感器是自动驾驶的核心,预测显示每辆自动汽车可多达19颗CMOS图像传感器, 2014-2018年间汽车CMOS传感器市场的收入年复合增长率(CAGR)将达到28%。

自推出全球首款汽车专用CMOS图像传感器以来,安森美半导体为汽车行业提供专用成像方案已有10多年经验,迄今付运量超过1.5亿颗,以46%的市场份额全球称冠,是领先的ADAS供应商(市占70%)、第一大视觉CMOS图像传感器供应商,并不断创新和投资开发下一代汽车方案,包括突破性减少LED闪烁(LFM)技术、堆叠晶圆技术、全局快门、背照式(BSI),及支持汽车安全完整性等级(ASIL:符合自动驾驶的关键要求)等等。

如公司首款支持ASIL、采用LFM技术的图像传感器AR0231AT,消除高频LED闪烁,支持交通信号阅读功能,和LED前大灯/尾灯检测,为ADAS应用确立了一个新基准,最新的3.0微米BSI像素及专有的DR-Pix™技术提供高灵敏度和低暗电流以实现出色的微光性能,先进的HDR捕获图像超过120 dB,可多达4重曝光,用于ADAS、ADAS 视觉融合、HDR成像和车镜取代等。

又如行业首款全局快门传感器AR0135,较前代产品低10倍的暗电流和高4倍的快门效能,用于具挑战性的应用如驾驶员监控和高速条码扫描等等。

2.图像传感器用于工业应用

1).机器视觉和ITS

机器视觉和ITS应用要求成像系统提供高质量图像用于准确的分析,如能捕获超过5000万像素的图像细节。

安森美半导体高性能的CCD和CMOS图像传感器系列,帧率达800 fps 以上,分辨率从VGA至4700万像素。如最新的PYTHON CMOS全系列9款器件,分辨率从VGA至2500万像素,相关双采样(CDS)提供低噪声,全局快门捕获移动目标图像而无伪影,提供高帧率以匹配现代接口,仅需两块PCB就能实现可扩展的硬件产品系列,大幅减省开发工作。其中, PYTHON 1300和PYTHON 5000还提供低功耗配置,通过降低帧率优化功耗,同时保留PYTHON系列的高光学性能。

 

安森美半导体推动汽车市场创新的方案

 

表1:安森美半导体的PYTHON系列低功耗配置

又如世界最高分辨率的4700万像素Interline Transfer CCD器件KAI-47051图像传感器,提供极佳图像均匀度、高动态范围和高分辨率,是平板检测和空中监测等具有严格成像要求应用的首选。

2).安防/监控

由于市场需要更高分辨率,1080p安防摄像机增速惊人,这类应用要求图像传感器尺寸小、功耗低、提供卓越的微光成像(包括对可见光和近红外光的高灵敏度)、HDR及高清分辨率。

作为领先的监控图像传感器供应商,安森美半导体主要针对200万至500万像素的中高端监控设备,提供高性能的CMOS图像传感器,利用Clarity 和RGB-IR技术提供高灵敏度成像,并具备同类最佳的微光灵敏度。

如1/2.7英寸光学格式3.0 µm像素CMOS图像传感器AR0237,能以60 fps的帧率捕获1080p的视频数据,通过芯片外图像信号处理(ISP)支持HDR,较当前AR0230降低50%的功耗和增加50%的近红外灵敏度,帮助安防摄像机制造商升级现有设计。

总结

汽车和工业/安防为半导体市场新的增长动力,安森美半导体具有显著优势,提供阵容广博的高能效创新方案及技术,行业经验丰富,具备专有的设计、系统架构和现场应用工程师组织,同时配备专有的解决方案工程中心,并运营可靠和世界一流的供应链和品质项目,未来将持续注重中国市场,运用全球实力,发挥本地专知专长和服务,帮助客户解决他们独特的设计挑战,助力汽车和工业市场的创新和发展。

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发布日期:2019年03月10日  所属分类:汽车电子