將光轉化為可信數據：意法半導體如何為?AI?時代重塑影像技術

隨著人工智能從云端走向邊緣，傳感正日益成為機器感知和作用于真實世界的核心能力。意法半導體的影像事業部正處在這一變革的中心，其戰略圍繞深度傳感、AI 視覺以及系統級集成展開。

在本文中，意法半導體影像子事業部，模擬、電源與分立器件、MEMS 與傳感器事業部執行副總裁 Alexandre BALMEFREZOL 解釋了影像事業部如何超越傳統影像，以及為什么傳感器的未來在于“感知”，而不僅僅是“采集圖像”。 

ST 的影像事業部是什么？影像在 AI 時代又是如何演進的？

影像事業部是意法半導體內部一個歷史悠久的組織，在光學傳感領域擁有超過 25 年的專業經驗。我們的技術已經實現大規模部署，嵌入到多個市場的數十億臺設備中。我們最初從攝像頭圖像傳感器起步，并逐步擴展。如今，我們的使命更加廣泛：推動我們所稱的“物理 AI”（Physical AI）——即能夠感知、理解并響應環境的系統。

這意味著要超越傳統影像，將視覺、深度和上下文感知結合起來，形成真正的機器感知。行業正在從面向人類理解的影像，轉向面向機器感知的傳感。這一轉變帶來兩個重要變化。首先，傳感器必須超越可見光，捕捉更多維度的信息，例如深度或紅外信號。其次，它們必須具備極高效率，因為這些數據中的大部分將在本地處理，通常還要受限于嚴格的功耗和時延要求。

 這對傳感器設計意味著什么？ST 在這一轉型中扮演什么角色？

這改變了設計優先級。我們不再只優化分辨率或圖像質量，而是優化系統層面的表現：功耗、延遲、集成復雜度，以及傳感器輸出被 AI 使用的便利性。因此，我們的技術被設計為提供上下文，而不僅是像素。它們被構想為更大系統的一部分，這個系統包括計算、軟件和算法——所有這些都經過協同設計，以實現感知能力。

我們的角色，是通過集成化傳感系統推動這一轉型。我們將視覺、深度和處理能力整合到一致且優化的解決方案中。因此，我們說影像不再只是關于攝像頭；它是將光轉化為可用數據，從而在邊緣端驅動智能行為。這正是釋放現實世界 AI 新一輪應用的關鍵。

ST影像事業部如今的戰略和定位是什么？

行業正在從“為人影像”轉向“為機器感知”，而我們的戰略正反映了這一演變。隨著我們已出貨超過 30 億顆 ToF 傳感器，ST 正從單一器件走向集成式傳感系統，融合深度、視覺和 AI 友好型處理能力，以服務真實世界應用。

我們的核心目標，是將光轉化為 AI 可以直接使用的可信數據，從而理解場景并支持決策。我們不再追逐整個影像市場，而是聚焦于那些傳感真正驅動系統價值的領域：深度傳感、AI 驅動視覺以及高度集成的解決方案。這種聚焦使我們不再只是一個普通的相機供應商，而是快速增長領域中的先進感知合作伙伴，例如工業自動化、機器人和邊緣智能。

ST 為何與眾不同

是什么讓這種定位在市場中具有可信度？ST 的差異化體現在哪里？

目前在這一領域ST主要有三大支柱：長期創新、工業規模，以及圍繞兩個核心平臺構建的產品組合——用于深度傳感的 FlightSense 和用于 AI 視覺的 BrightSense；二者共同形成面向邊緣 AI 的完整感知棧。

過去十年中，我們已出貨數十億顆傳感器，尤其是在飛行時間（ToF）和全局快門產品系列方面。如此規模驗證了我們的技術不僅先進，而且在實際應用中已經過驗證、穩定可靠。同時，由于我們專注于差異化傳感，我們能夠在目標細分市場中保持強勢地位，并持續投資于我們獨特的能力。

我們的差異化建立在高價值傳感技術的聚焦與集成之上，在這些技術中，感知能力、性能以及系統級集成最為關鍵。我們的一項重要資產，是全球垂直整合制造商（IDM）模式，以及我們所說的“從像素到系統”的方法。我們掌握從像素架構、工藝技術，到制造、封裝和系統集成的每一個環節。這讓我們具備更快的創新速度，也能夠交付完整的傳感解決方案，而不僅僅是獨立器件。

全球布局和 IDM 模式有多重要？實際帶來了哪些好處？

這對我們的價值主張至關重要。借助 IDM 模式，我們控制了端到端鏈條：傳感器設計、工藝開發、歐洲的前端制造，以及亞洲的后端運營，并由全球合作伙伴和客戶網絡支持。這一結構使我們能夠快速實現創新產業化，在大規模生產中保證質量和可靠性，并為汽車和工業等高要求市場定制解決方案。

客戶會看到三大主要優勢。第一是速度：完全掌握整個技術棧意味著我們可以縮短開發周期，更快將新技術推向市場。第二是差異化：我們可以將傳感、光學、處理和軟件結合成預集成子系統，從而簡化客戶設計。第三是可擴展性和魯棒性：我們的產品專為大批量、一致性制造而設計，這對長生命周期、安全關鍵或任務關鍵型應用尤其重要。

人才在影像事業部的成功中扮演什么角色？

他們是決定性因素。影像事業部在 13 個國家擁有 800 多名專家，其中很大一部分專注于研發。在這樣一個技術復雜且快速演進的領域，對創新的高度投入至關重要。

我們的團隊融合了半導體、光學、光子學、信號處理、軟件和系統方面的專業能力。這種廣度讓我們能夠從完整解決方案的角度思考，而不是孤立的單個器件，并將從像素到算法的一切進行協同優化。

影像事業部如何長期保持創新？

我們同時依賴強大的內部能力和豐富的外部生態。在內部，工藝技術、產品設計和系統工程緊密協同，使科研想法能夠快速高效地轉化為工業產品。在外部，我們與重點研究機構、大學和產業伙伴合作。這些合作幫助我們探索比市場需求提前數年的技術，并確保持續不斷的創新管線。內部整合與外部合作之間的平衡，正是我們保持雄心勃勃路線圖并實現規模化交付的原因。

哪些技術支撐 ST 的戰略

這一戰略背后的關鍵技術是什么？

有兩大支柱尤為突出：飛行時間（ToF）深度傳感，以及 AI 驅動視覺技術，例如全局快門和 RGB IR 影像。我們還結合了 3D 堆疊、超表面光學和嵌入式處理等先進能力。目標是讓傳感器不僅采集數據，還能對數據進行預處理和結構化，使其可被 AI 直接使用。真正的差異化體現在這些元素整合成系統之后——系統更智能、更緊湊，也更節能。

ToF 已經存在一段時間了。今天這項技術成熟到什么程度？FlightSense 有什么新進展？

這項技術已經非常成熟。我們在 ToF 領域已開發超過 10 年，并已出貨超過 30 億顆 ToF 傳感器。如今變化的不是核心技術本身，而是其應用范圍。ToF 正從智能手機擴展到眾多需要可靠深度信息的系統中，正在成為感知領域的主流基礎模塊。

我們最新的旗艦產品是 VL53L9，這是一款高度集成的 3D LiDAR 模塊。它將發射器、接收器、處理和電源管理集成在一個緊湊、免校準的器件中。它提供超過 2000 個感知區域、最高每秒 100 幀的速率，以及最高 9 米的測距能力，并具備寬視場。

除了原始規格參數之外，它還被設計為便于集成并可靠運行，從明亮的戶外環境到完全黑暗的條件都能工作。

在視覺方面，BrightSense 的作用是什么？為什么 RGB 與近紅外結合很重要？

BrightSense 是我們專為機器設計的視覺傳感器系列。最新的 500 萬像素器件融合了多項創新，比如 3D 堆疊、2.25 微米像素，以及混合式全局/滾動快門架構。因此，一個傳感器就能同時提供高圖像質量和精確的運動捕捉，而這在過去往往需要不同的技術。

在一個傳感器中集成 RGB 和近紅外（NIR）至關重要，因為這使系統可以在白天和夜晚條件下都正常工作，而無需機械濾光片。這簡化了系統設計，降低了成本和復雜度，并提升了魯棒性，尤其適用于需要全天候可靠運行的應用。

ST如何應對功耗問題？FlightSense 和 BrightSense 如何協同？

功耗是一個關鍵設計參數，尤其對于始終在線和電池供電系統而言。我們開發了超低功耗傳感器，在自動喚醒模式下功耗約為 1–2 毫瓦。這使可穿戴設備和智能家居產品等能夠在極其有限的能量預算內實現持續感知，讓始終在線 AI 在新的形態中變得可行。

FlightSense 和 BrightSense 是互補的感知支柱。FlightSense 提供深度和空間感知；BrightSense 提供視覺和上下文信息。二者結合后，系統既能繪制周圍環境，又能識別正在發生什么。換句話說，系統能夠看見、理解并采取行動。這是邊緣端真實世界 AI 的基礎。

這些技術如何轉化為具體應用？又如何影響客戶和市場？

這如何轉化為現實世界應用？哪些應用正在推動需求？

VL53L9 打開了非常廣泛的應用場景，包括機器人、工業自動化、智能樓宇和醫療健康。例如，人員檢測或安全監測等分析可以直接在微控制器上運行。在某些場景下，應用可以以每秒 30 幀運行，同時僅使用約 13% 的 RAM 和 6% 的 Flash。這種效率水平是邊緣 AI 的關鍵推動因素。

我們也在智能城市、工業自動化、機器人和安防領域看到強勁增長。

在這些領域中，需求是相同的：設備必須理解其環境，而不僅僅是記錄它。這就是為什么我們強調“感知”，而非傳統影像。

對客戶和市場而言，最大的意義是什么？

我們正在從單個傳感器邁向完整的感知平臺，將傳感、處理和軟件整合在一起。這有助于客戶更快構建更智能、更高效的產品，同時降低功耗、減少系統復雜度并提升性能。傳感正在成為一種系統級能力，而 ST 影像事業部正通過將光轉化為可信數據，幫助 AI 從云端走向物理世界。