Al集成圖像傳感器意欲何為？

張一迪

索尼近日宣布將推出兩款Al圖像傳感器，代號為IMX500和IMX501.號稱是全球首款具備智能視覺的川圖像傳感器。索尼方面表示，這兩款CMOS產品的首批目標用戶是零售商和工業客戶，比如亞馬遜Go無人商店，其應用場景包括訪客統計、交通狀況和人流量熱圖繪制等，未來將把IMX500打造成一個簡單的單應用設備，即專門應對復雜和多樣化任務的專用AI硬件，具備處理和分析更復雜任務的能力，而不僅局限于運行基礎算法。

緊接著，索尼和微軟又宣布他們將為共同的客戶開發解決方案。據了解，索尼將在IMX500嵌入微軟的AzureAI，從而在智能相機和其他設備的圖像中提取有效信息。

索尼借圖像傳感器進軍產業互聯網

這款AI圖像傳感器將不會應用到手機設備中，目標人群為零售商與工業用戶。

這是索尼在AI領域交上的第一份作業。去年11月，索尼宣布成立索尼AI事業部，以推動AI的開發和基礎研究工作。當時索尼方面就曾表示將在影像和傳感器解決方案上推動現有業務領域的轉型，并開發全新的業務領域。

索尼業務與創新副總裁MarkHanson表示，這款AI圖像傳感器將不會應用到手機設備中，目標人群為零售商與工業用戶。目前，IMX500已經出貨給索尼的合作伙伴，而MX501將會在今年6月份出貨。

業內人士分析認為，索尼是想通過這項技術擺脫對手機等消費電子市場的依賴，向具有更廣闊前景的產業互聯網進軍。據悉，盡管市場的不確定性猶存，但索尼仍然計劃將其傳感解決方案業務在芯片業務中的占比從目前的4%提高到2026年的30%。

索尼在圖像傳感器領域長期保持領先優勢，日本調研公司Techno Systems Research 2019年CMOS圖像傳感器市場報告顯示，索尼以49.1%的份額排名第一。索尼選擇與AI技術相結合，一是為繼續領跑圖像傳感器領域，二是要拓展自身業務板塊，同時提高其產品技術能力。

“索尼將AI技術集成于CMOS圖像傳感器的難度之一是需要利用3D堆疊技術（例如3D-IC TSV方案）實現邏輯電路芯片（包括計算和存儲功能）與像素陣列芯片（感光功能）的三維集成。”麥姆斯咨詢CEO王懿在接受《中國電子報》記者采訪時說道。

3D堆疊技術的核心包括晶圓級鍵合、層間互聯技術——硅通孔（TSV）等。索尼在2017年發布了CMOS圖像傳感器IMX400，它采用了業界先進的三層堆疊結構——像素芯片+DRAM（存儲芯片）+ISP（圖像處理芯片），這意味著索尼已經具備了將計算及存儲芯片集成于CMOS圖像傳感器的實力。

Al讓傳感器更加智能

將AI集成于CMOS圖像傳感器，可以讓傳統傳感器升級為智能傳感器。

隨著電子產品對“視覺”功能投入比重逐年遞增，圖像傳感器作為攝像頭模組的核心部件，成為業界關注的焦點。那么圖像傳感器對AI技術的集成相比傳統傳感器有何提升？又有哪些技術難點？

王懿認為，將AI技術集成于CMOS圖像傳感器，可以讓傳統傳感器升級為智能傳感器，同時邊緣計算將演變為傳感器端計算。通過將數據處理過程“前置”至傳感器端，應用開發者能夠實現更快速的處理、更高的系統效率、更好的隱私保護，并降低數據傳輸延遲、節省系統功耗、減少網絡帶寬需求，以降低系統硬件的成本，從而從傳感器端實現智能硬件及物聯網的創“芯”和創新。

賽迪顧問人工智能產業研究中心副總經理鄒德寶認為，該圖像傳感器由像素芯片和邏輯芯片組成，能夠輸出元數據（圖像數據的語義信息），減少數據量、解決隱私問題，并能提高精度，將成為邊緣AI領域的理想選擇。

賽迪智庫集成電路研究所研究員麻堯斌博士向記者指出，從電路設計來說，AI圖像傳感器配備了具有AI圖像分析和處理功能的邏輯芯片，電路功能的增加將使得邏輯層的設計復雜度升高。從生產工藝來說，索尼通過晶圓減薄、Cu-Cu連接和堆疊晶圓等技術（Wa-fer- on -Wafer）來構建芯片，其中堆疊晶圓包含帶有光敏像素芯片的晶圓和DSP、ISP以及內存等電路的晶圓，工藝復雜度將顯著提升，同時具備DSP功能的邏輯層可能會采用更高的工藝制程。

智能傳感器有助提升“云化”能力

微軟入局云計算多年，一方面欲通過Azure擴張其云服務版圖;另一方面則要加碼其“云+端”戰略布局。

索尼新推出的CMOS圖像傳感器與微軟Azure AI又會碰撞出怎樣的火花？索尼方面表示，將在IMX500中嵌入微軟的Azure AI，從而在智能相機和其它設備的圖像中提取有效信息。同時，開發管理智能相機的APP，并采用Azure的IoT和感知服務完善IMX500傳感器，能為企業級客戶擴展視頻分析的范圍和能力。

“AI圖像傳感器使得在高速AI處理下進行實時對象跟蹤等應用成為可能，同時可以根據用戶的要求選擇不同的AI模型對數據進行提取。”麻堯斌向記者指出，這些特點將讓AI圖像傳感器未來在工業、零售業和汽車等行業得到應用，具體可用于倉庫庫存檢測、入流監控、駕駛行為監控等應用場景。鄒德寶認為，Al圖像傳感器未來在智能網聯汽車、智能零售、資產追蹤、公共安全等方面均有應用空間。

據介紹，配備AI圖像傳感器的相機在獲取信息后，可使用邊緣計算與云計算兩種方法在終端上進行數據處理。需要加快速度時，可通過使用邊緣計算或云處理的方式來減少分析數據的時間。

微軟人局云計算多年，一方面在通過Azure擴張其云服務版圖;另一方面則是加碼其“云+端”的戰略布局。據了解，微軟在“端”上的定位是覆蓋各種類型的設備，端是云的出口，云要持續發展，與端緊密結合是大勢所趨，與索尼在圖像傳感器上達成合作也是微軟在拓展端邊能力上關鍵的一步棋。

智能手機和相機是索尼傳感器的主要應用終端，新推出的AI圖像傳感器的目標用戶是企業級用戶，索尼此舉意在拓展自身業務邊界，微軟在AI云服務上的實力將成為其有力抓手。

圖像傳感器處在3D半導體技術的最前沿，是AI發展的重要抓手。隨著索尼與微軟的合作走向產品化，AI圖像傳感器又一次引起業內關注。產品是否已進入量產階段？未來它能否成為傳感器領域的“香餑餑”？讓我們拭目以待。