艾邁斯半導體金安敏：先進傳感器解決方案賦能固態激光雷達

第二屆“光”+智能駕駛技術高峰論壇于2019年9月6日舉行。本次論壇邀請了政府部門、咨詢機構、整車廠商、激光雷達廠商、紅外夜視、相機等重點傳感器企業和知名科研院所，共同探討燈光和汽車電子行業的市場前景。以下是艾姆斯半導體市場與業務拓展總監金的現場演講:

下午好，艾姆斯半導體公司市場與業務拓展總監金！很高興出席今天的峰會。剛才你聽到廣汽的郭先生提到了自動駕駛對激光雷達的要求。Qmented的領先企業介紹了關鍵MEMS陣列鏡的開發情況。艾姆斯半導體是全球領先的光電半導體企業。我們在激光雷達方面積累了很多技術，這將為激光雷達中的光源、光源驅動器和接收器的發展帶來入門。Ams現在是一個全球性的公司，在世界各地都有全面的布局。我們位于中國上海和深圳，在世界其他主要工業國家都有我們的R&D中心和商務辦事處。全球約有10，000名員工，我們的主要生產區域在新加坡和奧地利。我們的業務市場主要分為兩個部分:一個是CCC，主要是消費和通信業務。二是AIM，主要用于汽車、醫療、工業業務。剛才講了光電子的半導體龍頭企業。我們非常專注于傳感器，尤其是與光電子相關的傳感器。一個是光學傳感器，另一個是成像傳感器。消費電子產品中使用的耳機上的傳感器也有半導體解決方案，如抗噪聲耳機。還有專業的位置感應、環境感應、流量感應，都有很多行業的應用產品和經驗。傳感器技術和產品的經驗主要得益于我們這幾年更多的并購。近年來，我們收購了許多企業，包括在3D軟件和CMOSIS領域擁有領先光學傳感技術的企業，主要用于機器視覺領域的高性能成像。Heptagon還制造光學和半導體晶圓級器件。在過去，我們對技術先進的企業進行了許多并購，充分整合和吸收他們，以促進他們進入不同的市場，無論是消費市場還是汽車市場。我來講一些一些技術應用在汽車上的案例。成像和光學的產品和技術近年來有了突飛猛進的發展，尤其是在應用層面。近年來，消費級3D的發展非常火熱。最近一年生產的高端手機都是用于3D傳感，涉及相應的半導體技術，包括光源、接收器、晶圓級光源器件。我們是世界上唯一一家提供全套關鍵半導體技術的公司。3D的技術會逐漸從消費行業遷移到其他方面，其中一個就是從手機到智能家居、智能樓宇、安防，涉及到手勢識別，也可以通過3D技術實現。包括個人化住宅功能和所有者的識別，包括對住宅中特定物體的距離檢測等。從消費級到工業級，我們會逐漸發現3D在汽車上會有哪些應用。剛才郭老師提到，在自動駕駛方面，尤其是L3和L4以上，激光雷達已經成為必不可少的系統，但是問題現在挑戰很大，一是要通過車規，二是成本要下來，所以才會大規模使用。如何做到這一點，業界還沒有給主機廠現成的答案。在這里，我們還介紹了我們的半導體方案，以實現純固態激光雷達，并以相對較低的成本大規模使用它。現在我們已經和業內很多做激光雷達系統的公司做了全面的合作。3D在汽車上的應用，除了激光雷達了解環境信息和排序，包括對駕駛室內駕駛員的監控和識別，以及對駕駛員手勢的檢測，也是2D和3D的應用。此外，還涉及到投射。給汽車增加涼意的應用是智能投影，在地面上投影出大范圍的高清圖案，可以作為歡迎車主上車的歡迎應用，也可以用于安全方面，比如投影一個轉彎圖案或者倒車圖案，提醒相關道路的用戶我的車需要變道或者轉彎。這是我們汽車通過現有3D技術進行應用開發的幾個典型例子。總結起來，ams半導體業務主要圍繞四個應用:一是激光雷達上的關鍵光源和光學技術；第二，人機交互，駕駛員監控，駕駛員識別；三、相對專業化的傳感領域，位置傳感，新能源趨勢中的位置傳感也會有一些新的應用，比如電機位置傳感器，電氣管理中使用的電流傳感器，這是新四化和新能源帶來的，我們更好的技術也可以應用。最后一塊是投影照明，我剛才也提到了。這是我們比較關注的四塊，未來會有很大的發展和很大的潛在應用。今天，我將更詳細地介紹雷達。今天的主題也和自動駕駛有關。激光雷達是自動駕駛不可或缺的一部分。在雷達上，我們將相應地使用ams方案、VCSEL陣列技術和相應的驅動程序。我簡單介紹一下激光雷達。我想在座的各位對激光雷達有更好的理解。L3級以上，尤其是L4級以上的激光雷達自動駕駛，是必不可少的系統。應用中有幾大應用，包括高速公路上的自動駕駛，城市車輛擁堵時的輔助，包括停車時的自動泊車。還有城市自動駕駛等。這些主要應用是L3和L4自動駕駛的典型應用，將需要激光雷達。但是到目前為止，還沒有一個成本低，通過規則的激光雷達系統，郭老師提到的一些產品也沒有達到這個水平。剛剛介紹了機械轉鏡雷達的原理，這種雷達常見于激光雷達，現在也用在測試車上。它是通過有一個旋轉的鏡源將光源掃描到整個視場中，并接收反射市場的信息來判斷整個市場是否被占領等等。這是在測試車上的大規模應用。但是沒有辦法應用量產車，因為成本高，而且很難監管車。第二類是針對短距離的，這里可以有激光雷達系統比如閃光燈。原理是通過光源陣列看整個市場。通過接收陣列，很多人可能用SPAD陣列接收信息，實現信息捕獲，只能針對短距離。如果超過150米或者200米，就沒有辦法通過這種方式實現前面的應用。三是做一個純固態激光雷達，需要做到低成本，通過交通法規。我們提出的方案是采用可尋址VCSEL陣列光源技術。原理是光源還是類似閃光燈光源。它在正面逐行逐列尋址，通過逐行發射光源掃描空間。從它前面發出的光的功率非常大。我們有大功率VCSEL技術來發射，然后接收信息，通過這個方法來實現純固態激光雷達。這樣可以降低成本，降低難度，是實現固態激光雷達非常關鍵的底層技術。說到固態激光雷達，我們有相應的技術。對于其他激光雷達，整個激光雷達行業提出了不同的方案，包括固態激光雷達和MEMS激光雷達。整個基本結構就是要有光源，控制光源，驅動發射。這里一般有兩種方式發射光源:一種是邊發射，另一種是VCSEL。目前，邊緣發射器廣泛應用于機械旋轉激光雷達中。但未來會因為對應的側邊發射器而有一些障礙需要克服，比如組裝的難度，然后它的效率會大大提高。VCSEL是實現光源陣列規模化生產，達到汽車級別的好方法，所以是光源的選擇。我們的ams半導體主要是VCSEL解決方案。接收，傳統的PIN方法是AIR，機械的APD方法，還有SPAD也是比較好的方法。純固態激光雷達沒有光源掃描組件，這個組件完全去掉了。如果機械激光雷達或MEMS激光雷達也有光速掃描的成分，無論是用MEMS陣列鏡還是機械陣列鏡實現。不同的激光雷達使用不同的組合。為了實現固態激光雷達，我們認為可以利用VCSEL和相應的組合SPAD，再加上適當的驅動來實現固態激光雷達。我們可以用VCSEL代替普通的邊緣發射技術。這是典型的VCSEL技術和邊發射激光技術在激光雷達中的應用。從放大的角度來看，VCSEL具有……明顯的優點，包括VCSEL明顯優于發射機。同時人眼是安全的，這在應用中是必須的。VCSEL相對于邊緣發射體有明顯的優勢。我們與激光雷達制造商和系統制造商有密切的合作，使用VCSEL作為光源。實現固態激光雷達的關鍵基礎技術是可尋址激光垂直腔面發射激光器陣列。如果存在由單個陽極驅動的VCSEL陣列，它是不可尋址的，并且整個陣列同時發光。接收同時也是接收。這是閃光燈，相對適合短距離。如果它是可尋址的，每一行和每一列都有一個陽極，可以逐行逐列地觀察光源。每一行、每一列的光源功率足夠高，足夠遠，可以實現激光雷達的應用。從逐行掃描到逐列掃描，可以在兩個地方尋址，可能根據塊的多少，甚至一次點亮一個點。通過充分利用可尋址的優勢，可以分別捕獲和分析每個點和每個單元塊的信息。底層技術大概解釋了這一點。聽起來很直觀的一種方式，以前沒有實現過，因為VCSEL很難做到高功率，因為以前用于光通信和手機，以前功率比較低，很難滿足汽車和激光雷達對遠距離的要求。Ams收購普林斯頓光電，普林斯頓光電擁有高功率VCSEL技術，可以實現高功率。發射角度比較小，拍攝距離100多米。現在最好能做到150米到200米的距離，符合遠距離激光雷達的應用。同時，面陣VCSEL的一個點可以達到5萬個點，每個點可以達到0.1W到1W，甚至1.5W，整個面陣發出的功率非常高。所以發出去的功率很高，而且是一行行發出去的。假設有100條線，每條線也有很高的功率。有了這些優勢，固態激光雷達的實現就是沒有陣列鏡的純固態，然后成本大大降低。幾個月前，我們發布了一份新聞稿，我們與Ibeo和ZF在激光雷達方面進行了全面合作。2021年前會有量產產品。同時，我們與其他激光雷達合作伙伴有一些深入的合作。無論在國內還是國外，我們都認為這項技術是非常關鍵的創新，可以用成本相對較低的激光雷達來實現。除了激光雷達，我們還在艙內做光學和成像傳感器，其中一個是駕駛員監控，涉及手勢識別和單點距離檢測。單點距離檢測可以作為一個有趣的應用來知道司機的頭在哪里。如果發生交通事故，如何啟動安全氣囊，就是要知道駕駛員頭部的準確位置，達到安全氣囊的最佳效果。通過單點距離檢測，這是一個有趣的應用。第二是我們對司機狀態的監控。這就是我們現在可以在方向盤上增加相應的光電傳感器。還有就是對駕駛員生命體征的檢測，對駕駛員離手的檢測。剛才廣汽郭部長提到，Tier 1或者供應商要提供一個系統，準確的知道駕駛員的狀態，脫手檢測是一個很重要的指標。無論駕駛員的手是控制在方向盤上還是完全離開方向盤，整個ADAS系統是否需要啟動或調整，都是一個非常重要的傳感器輸入。智能投影就是借助車外燈(裝飾燈)投射大型圖案。關鍵技術是晶圓級技術，微透鏡陣列，在一個1×1的正方形上投射幾十個相同的圖案，然后把相同的圖案疊加在地面上，使整個圖案在大面積上保持非常清晰均勻，然后效果非常好，無論白天還是晚上。比較適合酷炫的迎賓亭，大面積的轉角投影或者倒車范圍的投影，或者汽車的投影。行人過馬路時，當時沒有斑馬線，斑馬線是投影讓行人通過的。這些都是應用技術可以實現的更好的智能駕駛或者先進的下一代智能汽車的應用。今天在這里主要介紹一下。謝謝大家！第二屆“光”+智能駕駛技術高峰論壇于2019年9月6日舉行。本次論壇邀請了政府部門、咨詢機構、整車廠商、激光雷達廠商、紅外夜視、相機等重點傳感器企業和知名科研院所，共同探討燈光和汽車電子行業的市場前景。以下是艾姆斯半導體市場與業務拓展總監金的現場演講:

下午好，艾姆斯半導體公司市場與業務拓展總監金！很高興出席今天的峰會。剛才你聽到廣汽的郭先生提到了自動駕駛對激光雷達的要求。Qmented的領先企業介紹了關鍵MEMS陣列鏡的開發情況。艾姆斯半導體是全球領先的光電半導體企業。我們在激光雷達方面積累了很多技術，這將為激光雷達中的光源、光源驅動器和接收器的發展帶來入門。Ams現在是一個全球性的公司，在世界各地都有全面的布局。我們位于中國上海和深圳，在世界其他主要工業國家都有我們的R&D中心和商務辦事處。全球約有10，000名員工，我們的主要生產區域在新加坡和奧地利。我們的業務市場主要分為兩個部分:一個是CCC，主要是消費和通信業務。二是AIM，主要用于汽車、醫療、工業業務。剛才講了光電子的半導體龍頭企業。我們非常專注于傳感器，尤其是與光電子相關的傳感器。一個是光學傳感器，另一個是成像傳感器。消費電子產品中使用的耳機上的傳感器也有半導體解決方案，如抗噪聲耳機。還有專業的位置感應、環境感應、流量感應，都有很多行業的應用產品和經驗。傳感器技術和產品的經驗主要得益于我們這幾年更多的并購。近年來，我們收購了許多企業，包括在3D軟件和CMOSIS領域擁有領先光學傳感技術的企業，主要用于機器視覺領域的高性能成像。Heptagon還制造光學和半導體晶圓級器件。在過去，我們對技術先進的企業進行了許多并購，充分整合和吸收他們，以促進他們進入不同的市場，無論是消費市場還是汽車市場。我來講一些一些技術應用在汽車上的案例。成像和光學的產品和技術近年來有了突飛猛進的發展，尤其是在應用層面。近年來，消費級3D的發展非常火熱。最近一年生產的高端手機都是用于3D傳感，涉及相應的半導體技術，包括光源、接收器、晶圓級光源器件。我們是世界上唯一一家提供全套關鍵半導體技術的公司。3D的技術會逐漸從消費行業遷移到其他方面，其中一個就是從手機到智能家居、智能樓宇、安防，涉及到手勢識別，也可以通過3D技術實現。包括個人化住宅功能和所有者的識別，包括對住宅中特定物體的距離檢測等。從消費級到工業級，我們會逐漸發現3D在汽車上會有哪些應用。剛才郭老師提到，在自動駕駛方面，尤其是L3和L4以上，激光雷達已經成為必不可少的系統，但是問題現在挑戰很大，一是要通過車規，二是成本要下來，所以才會大規模使用。如何做到這一點，業界還沒有給主機廠現成的答案。在這里，我們還介紹了我們的半導體方案，以實現純固態激光雷達，并以相對較低的成本大規模使用它。現在我們已經和業內很多做激光雷達系統的公司做了全面的合作。3D在汽車上的應用，除了激光雷達了解環境信息和排序，包括對駕駛室內駕駛員的監控和識別，以及對駕駛員手勢的檢測，也是2D和3D的應用。此外，還涉及到投射。給汽車增加涼意的應用是智能投影，在地面上投影出大范圍的高清圖案，可以作為歡迎車主上車的歡迎應用，也可以用于安全方面，比如投影一個轉彎圖案或者倒車圖案，提醒相關道路的用戶我的車需要變道或者轉彎。這是我們汽車通過現有3D技術進行應用開發的幾個典型例子。總結起來，ams半導體業務主要圍繞四個應用:一是激光雷達上的關鍵光源和光學技術；第二，人機交互，駕駛員監控，駕駛員識別；三、相對專業化的傳感領域，位置傳感，新能源趨勢中的位置傳感也會有一些新的應用，比如電機位置傳感器，電氣管理中使用的電流傳感器，這是新四化和新能源帶來的，我們更好的技術也可以應用。最后一塊是投影照明，我剛才也提到了。這是我們比較關注的四塊，未來會有很大的發展和很大的潛在應用。今天，我將更詳細地介紹雷達。今天的主題也和自動駕駛有關。激光雷達是自動駕駛不可或缺的一部分。在雷達上，我們將相應地使用ams方案、VCSEL陣列技術和相應的驅動程序。我簡單介紹一下激光雷達。我想在座的各位對激光雷達有更好的理解。L3級以上，尤其是L4級以上的激光雷達自動駕駛，是必不可少的系統。應用中有幾大應用，包括高速公路上的自動駕駛，城市車輛擁堵時的輔助，包括停車時的自動泊車。還有城市自動駕駛等。這些主要應用是L3和L4自動駕駛的典型應用，將需要激光雷達。但是到目前為止，還沒有一個成本低，通過規則的激光雷達系統，郭老師提到的一些產品也沒有達到這個水平。剛剛介紹了機械轉鏡雷達的原理，這種雷達常見于激光雷達，現在也用在測試車上。它是通過有一個旋轉的鏡源將光源掃描到整個視場中，并接收反射市場的信息來判斷整個市場是否被占領等等。這是在測試車上的大規模應用。但是沒有辦法應用量產車，因為成本高，而且很難監管車。第二類是針對短距離的，這里可以有激光雷達系統比如閃光燈。原理是通過光源陣列看整個市場。通過接收陣列，很多人可能用SPAD陣列接收信息，實現信息捕獲，只能針對短距離。如果超過150米或者200米，就沒有辦法通過這種方式實現前面的應用。三是做一個純固態激光雷達，需要做到低成本，通過交通法規。我們提出的方案是采用可尋址VCSEL陣列光源技術。原理是光源還是類似閃光燈光源。它在正面逐行逐列尋址，通過逐行發射光源掃描空間。從它前面發出的光的功率非常大。我們有大功率VCSEL技術來發射，然后接收信息，通過這個方法來實現純固態激光雷達。這樣可以降低成本，降低難度，是實現固態激光雷達非常關鍵的底層技術。說到固態激光雷達，我們有相應的技術。對于其他激光雷達，整個激光雷達行業提出了不同的方案，包括固態激光雷達和MEMS激光雷達。整個基本結構就是要有光源，控制光源，驅動發射。這里一般有兩種方式發射光源:一種是邊發射，另一種是VCSEL。目前，邊緣發射器廣泛應用于機械旋轉激光雷達中。但未來會因為對應的側邊發射器而有一些障礙需要克服，比如組裝的難度，然后它的效率會大大提高。VCSEL是實現光源陣列規模化生產，達到汽車級別的好方法，所以是光源的選擇。我們的ams半導體主要是VCSEL解決方案。接收，傳統的PIN方法是AIR，機械的APD方法，還有SPAD也是比較好的方法。純固態激光雷達沒有光源掃描組件，這個組件完全去掉了。如果機械激光雷達或MEMS激光雷達也有光速掃描的成分，無論是用MEMS陣列鏡還是機械陣列鏡實現。不同的激光雷達使用不同的組合。為了實現固態激光雷達，我們認為可以利用VCSEL和相應的組合SPAD，再加上適當的驅動來實現固態激光雷達。我們可以用VCSEL代替普通的邊緣發射技術。這是典型的VCSEL技術和邊發射激光技術在激光雷達中的應用。從放大的角度來看，VCSEL具有……明顯的優點，包括VCSEL明顯優于發射機。同時人眼是安全的，這在應用中是必須的。VCSEL相對于邊緣發射體有明顯的優勢。我們與激光雷達制造商和系統制造商有密切的合作，使用VCSEL作為光源。實現固態激光雷達的關鍵基礎技術是可尋址激光垂直腔面發射激光器陣列。如果存在由單個陽極驅動的VCSEL陣列，它是不可尋址的，并且整個陣列同時發光。接收同時也是接收。這是閃光燈，相對適合短距離。如果它是可尋址的，每一行和每一列都有一個陽極，可以逐行逐列地觀察光源。每一行、每一列的光源功率足夠高，足夠遠，可以實現激光雷達的應用。從逐行掃描到逐列掃描，可以在兩個地方尋址，可能根據塊的多少，甚至一次點亮一個點。通過充分利用可尋址的優勢，可以分別捕獲和分析每個點和每個單元塊的信息。底層技術大概解釋了這一點。聽起來很直觀的一種方式，以前沒有實現過，因為VCSEL很難做到高功率，因為以前用于光通信和手機，以前功率比較低，很難滿足汽車和激光雷達對遠距離的要求。Ams收購普林斯頓光電，普林斯頓光電擁有高功率VCSEL技術，可以實現高功率。發射角度比較小，拍攝距離100多米。現在最好能做到150米到200米的距離，符合遠距離激光雷達的應用。同時，面陣VCSEL的一個點可以達到5萬個點，每個點可以達到0.1W到1W，甚至1.5W，整個面陣發出的功率非常高。所以發出去的功率很高，而且是一行行發出去的。假設有100條線，每條線也有很高的功率。有了這些優勢，固態激光雷達的實現就是沒有陣列鏡的純固態，然后成本大大降低。幾個月前，我們發布了一份新聞稿，我們與Ibeo和ZF在激光雷達方面進行了全面合作。2021年前會有量產產品。同時，我們與其他激光雷達合作伙伴有一些深入的合作。無論在國內還是國外，我們都認為這項技術是非常關鍵的創新，可以用成本相對較低的激光雷達來實現。除了激光雷達，我們還在艙內做光學和成像傳感器，其中一個是駕駛員監控，涉及手勢識別和單點距離檢測。單點距離檢測可以作為一個有趣的應用來知道司機的頭在哪里。如果發生交通事故，如何啟動安全氣囊，就是要知道駕駛員頭部的準確位置，達到安全氣囊的最佳效果。通過單點距離檢測，這是一個有趣的應用。第二是我們對司機狀態的監控。這就是我們現在可以在方向盤上增加相應的光電傳感器。還有就是對駕駛員生命體征的檢測，對駕駛員離手的檢測。剛才廣汽郭部長提到，Tier 1或者供應商要提供一個系統，準確的知道駕駛員的狀態，脫手檢測是一個很重要的指標。無論駕駛員的手是控制在方向盤上還是完全離開方向盤，整個ADAS系統是否需要啟動或調整，都是一個非常重要的傳感器輸入。智能投影就是借助車外燈(裝飾燈)投射大型圖案。關鍵技術是晶圓級技術，微透鏡陣列，在一個1×1的正方形上投射幾十個相同的圖案，然后把相同的圖案疊加在地面上，使整個圖案在大面積上保持非常清晰均勻，然后效果非常好，無論白天還是晚上。比較適合酷炫的迎賓亭，大面積的轉角投影或者倒車范圍的投影，或者汽車的投影。行人過馬路時，當時沒有斑馬線，斑馬線是投影讓行人通過的。這些都是應用技術可以實現的更好的智能駕駛或者先進的下一代智能汽車的應用。今天在這里主要介紹一下。謝謝大家！

標簽：斑馬大發

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