“傳感器就相當(dāng)于人的各個(gè)感官、器官和手腳，相對(duì)來(lái)說(shuō)在未來(lái)越來(lái)越多的傳感器是應(yīng)用于我們能聽(tīng)到的和我們能看到的。” 艾邁斯（AMS）半導(dǎo)體市場(chǎng)與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)金安敏先生在2019年3月19日的“汽車電子日”活動(dòng)論壇中如是說(shuō)道。
艾邁斯（AMS）半導(dǎo)體市場(chǎng)與業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)金安敏先生
AMS是一家布局于傳感器方面的半導(dǎo)體公司，根據(jù)AMS的市場(chǎng)分析，未來(lái)能聽(tīng)到的和能看到的傳感器將是發(fā)展熱門(mén)，AMS將投資和研發(fā)重心主要集中于光學(xué)的傳感、成像的傳感和聲音的傳感三大方向。金安敏認(rèn)為，這三個(gè)方向基本上像人的眼睛和耳朵一樣，能看到的、能聽(tīng)到的信息肯定是最豐富的，也是現(xiàn)在發(fā)展最快的一塊。此外，也有一些特別單一的傳感方向，如位置傳感以及氣體傳感，還有流量傳感等。
智能網(wǎng)聯(lián)汽車需要怎樣的傳感技術(shù)
3D識(shí)別在以智能手機(jī)為代表的消費(fèi)電子領(lǐng)域已經(jīng)獲得了大量應(yīng)用，人臉解鎖、人臉支付在最近推出的機(jī)型中都可以看到， 接下來(lái)3D識(shí)別在家用電器和工業(yè)自動(dòng)化中也會(huì)用得越來(lái)越多。AMS認(rèn)為它也會(huì)逐步遷移到汽車中。
助力未來(lái)汽車應(yīng)用
3D識(shí)別技術(shù)上的一些關(guān)鍵元器件，如激光發(fā)射器，也應(yīng)用到汽車上，針對(duì)特別嚴(yán)酷的應(yīng)用，如激光雷達(dá)（LIDAR）的設(shè)計(jì)。
未來(lái)智能網(wǎng)聯(lián)汽車更加重視對(duì)周圍環(huán)境的感知，對(duì)于駕駛艙內(nèi)的監(jiān)測(cè)，以及汽車本身和駕駛員與周圍環(huán)境的交互，將會(huì)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)對(duì)周圍環(huán)境的感知，LIDAR作為未來(lái)自動(dòng)駕駛非常重要的一個(gè)系統(tǒng)部件是不可或缺的。
根據(jù)金安敏的介紹，激光發(fā)射器是雷達(dá)系統(tǒng)組成中非常關(guān)鍵的光學(xué)元件，AMS在垂直激光表面發(fā)射器方面通過(guò)收購(gòu)和多年的積累，具有非常成熟的經(jīng)驗(yàn)，而且在手機(jī)上的大量應(yīng)用可以使得它的流程成本非常低廉，在進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中，AMS開(kāi)發(fā)的可尋址VCSEL陣列可以用于未來(lái)大規(guī)模的激光雷達(dá)使用，這是一個(gè)很關(guān)鍵的技術(shù)元素。
在未來(lái)汽車更進(jìn)一步智能化以后，如果汽車不知道駕駛員在干什么，將很難對(duì)高度輔助的ADAS系統(tǒng)或者智能駕駛做準(zhǔn)確的操作，駕駛員的監(jiān)控是未來(lái)汽車?yán)锩姹夭豢缮俚囊粋€(gè)系統(tǒng)。目前歐洲已經(jīng)對(duì)駕駛員疲勞的測(cè)試列入了測(cè)試之一，只有獲得駕駛員監(jiān)控的車才能獲得相應(yīng)的五星標(biāo)準(zhǔn)，這是未來(lái)的一個(gè)趨勢(shì)。
汽車和周邊環(huán)境的交互，AMS采用的是基于光學(xué)的方法，即投射照明。通過(guò)側(cè)邊的后視鏡或通過(guò)大燈投射出相應(yīng)的標(biāo)志，可以對(duì)周邊的車輛和行人進(jìn)行很好的提醒和交互。
純固態(tài)的LIDAR是趨勢(shì)
現(xiàn)在全球有很多企業(yè)在開(kāi)發(fā)LIDAR，大部分的雷達(dá)主要還是用在測(cè)試車上面，車規(guī)級(jí)的雷達(dá)非常少。車規(guī)級(jí)的雷達(dá)應(yīng)用主要在城市自動(dòng)駕駛、高速上輔助駕駛和自動(dòng)泊車等。但LIDAR的成本比較昂貴，安裝也不是特別方便，而且還需要車規(guī)的認(rèn)證。
現(xiàn)在的激光雷達(dá)主要形式是機(jī)械式的，機(jī)械式的雷達(dá)通常形式是車頂上一個(gè)會(huì)轉(zhuǎn)的雷達(dá)，它的原理是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的鏡面把光源掃描到整個(gè)視場(chǎng)，得到整個(gè)視場(chǎng)的信息進(jìn)行分析。“我們認(rèn)為最終需要開(kāi)發(fā)一個(gè)純固態(tài)的激光雷達(dá)。” 金安敏解釋道，“當(dāng)然，現(xiàn)在也有進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，把機(jī)械雷達(dá)做小，做成微調(diào)的方式來(lái)取代大的機(jī)械式雷達(dá)，總體上也是一個(gè)會(huì)動(dòng)的雷達(dá)。真正的純固態(tài)雷達(dá)是沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的機(jī)械件，就要用到可尋址硬件VCSEL，即可尋址的垂直表面激光發(fā)射器陣列，這是針對(duì)開(kāi)發(fā)低成本的、高固態(tài)性的激光雷達(dá)技術(shù)。”
可尋址的VCSEL陣列
由于汽車上的激光雷達(dá)需要能夠探測(cè)從近到遠(yuǎn)，甚至非常遠(yuǎn)的距離，意味著激光源發(fā)射功率相對(duì)比較大，同時(shí)又有一個(gè)比較小的光速角度。據(jù)了解，AMS的VCSEL陣列可以做到在一個(gè)陣列上面有超過(guò)5萬(wàn)個(gè)相應(yīng)的VCSEL點(diǎn)，有非常高的分辨度，同時(shí)由于整個(gè)VCSEL的點(diǎn)數(shù)非常多，因此功率也非常大。
AMS認(rèn)為的真正的純固態(tài)激光雷達(dá)的工作方式：VCSEL陣列可以做到在縱向和橫向上可尋址，通過(guò)這種方式可以選擇性的打量某個(gè)視場(chǎng)的某個(gè)部分，或者是全部按照某個(gè)順序掃描，然后接收到各個(gè)打量過(guò)的信息，以此同樣實(shí)現(xiàn)像鏡面掃描過(guò)得到的信息。通過(guò)這種方式配合相應(yīng)的接收器以及可尋址VCSEL陣列，可以有比較高的掃描方式，同時(shí)可靠性高、成本低。
VCSEL架構(gòu)
可尋址的VCSEL陣列
金安敏介紹，基于AMS的VCSEL技術(shù)，已經(jīng)在部分安卓機(jī)型上實(shí)現(xiàn)了3D識(shí)別。在汽車方面，AMS已經(jīng)在跟相關(guān)方合作開(kāi)發(fā)固態(tài)激光雷達(dá)，不久這樣的低成本固態(tài)激光雷達(dá)會(huì)進(jìn)入的市場(chǎng)中，讓很多的車開(kāi)始使用。
在工業(yè)方面，AMS的VCSEL技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于相應(yīng)的工業(yè)自動(dòng)化以及倉(cāng)儲(chǔ)或者是自動(dòng)機(jī)器人，是一個(gè)越來(lái)越成熟的技術(shù)。
固態(tài)雷達(dá)可以促進(jìn)汽車上的大規(guī)模應(yīng)用。現(xiàn)在雷達(dá)的成本高昂，如果要大規(guī)模用上，需要把成本降下來(lái)，而雷達(dá)上相對(duì)成本比較高的是動(dòng)的部分，變成固態(tài)尋址陣列，通過(guò)點(diǎn)亮不同視場(chǎng)的區(qū)域來(lái)獲取整個(gè)視場(chǎng)的信息，可以替代鏡面掃描的部分，大幅度減少成本。同時(shí)，可以做到較大能量。
艾邁斯半導(dǎo)體AIM（汽車、工業(yè)、醫(yī)療）領(lǐng)域資深應(yīng)用工程師李銘豪指出：“VCSEL技術(shù)上有很大的瓶頸，如果全面點(diǎn)亮同時(shí)保持很遠(yuǎn)的距離，整個(gè)光的密度是人眼承受不了的。所以，我們是通過(guò)可尋址的方式讓VCSEL一個(gè)個(gè)點(diǎn)亮，這樣可以降低對(duì)人眼的影響。然后，同時(shí)也可以大大降低它的器件功耗，AMS可以做到非常大功率密度。”
未來(lái)汽車?yán)锩鏁?huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的傳感器。整個(gè)汽車?yán)飩鞲衅髅磕甑脑鲩L(zhǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他一些部件，包括傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、變速箱上的傳感器越來(lái)越多，同時(shí)投射照明、自動(dòng)駕駛等新的應(yīng)用上面也帶來(lái)了傳感器的爆發(fā)式增長(zhǎng)。
當(dāng)然傳感器也不是盲目添加的，金安敏分析，這時(shí)候主機(jī)廠就需要進(jìn)行平衡，在增加的功能、增加的成本和帶來(lái)的價(jià)值上進(jìn)行折中；法規(guī)上的推動(dòng)也會(huì)帶來(lái)十足的增長(zhǎng)；此外一些新功能被領(lǐng)先的車廠率先推出的時(shí)候，其他的車廠也會(huì)有所考慮。