STMicroelectronics ได้เปิดตัวเซ็นเซอร์ภาพพลังงานต่ำพิเศษรุ่นใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับการมองเห็นอย่างต่อเนื่องในระบบอิเล็กทรอนิกส์ขนาดกะทัดรัด เซ็นเซอร์ VD55G4 (ขาวดำ) และ VD65G4 (RGB) มุ่งเป้าไปที่แอปพลิเคชันที่ต้องการการรับรู้ภาพอย่างต่อเนื่องภายใต้ข้อจำกัดด้านพลังงานและขนาดอย่างเข้มงวด รวมถึงอุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์ความเป็นจริงเสมือน และโหนด IoT อัจฉริยะ

การเปิดใช้งานการมองเห็นตลอดเวลาในระบบที่มีข้อจำกัดด้านพลังงาน

เซ็นเซอร์ใหม่นี้ขยายกลุ่มผลิตภัณฑ์ BrightSense ของบริษัท โดยเน้นที่การมองเห็น AI ที่ขอบระบบและสถาปัตยกรรมที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ออกแบบมาเพื่อการรวมเข้ากับระบบขนาดกะทัดรัด โดยผสมผสานสถาปัตยกรรมชัตเตอร์ทั่วโลกเข้ากับกลไกการตรวจจับและปลุกที่ช่วยให้เซ็นเซอร์สามารถตรวจสอบฉากได้อย่างต่อเนื่องในขณะที่ลดการใช้พลังงานให้น้อยที่สุด

สถาปัตยกรรมนี้รองรับการทำงานแบบขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ โดยที่เซ็นเซอร์จะเปิดใช้งานโปรเซสเซอร์หลักก็ต่อเมื่อตรวจพบการเปลี่ยนแปลงภาพที่เกี่ยวข้องเท่านั้น กลไกดังกล่าวช่วยลดความจำเป็นในการสตรีมข้อมูลอย่างต่อเนื่องและลดการใช้พลังงานในระดับระบบ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และอุปกรณ์เก็บเกี่ยวพลังงาน

เซ็นเซอร์ทำงานที่ความละเอียดประมาณ 800 × 700 พิกเซล และ 10 เฟรมต่อวินาที โดยมีรายงานว่าการใช้พลังงานต่ำกว่าเซ็นเซอร์แบบ global-shutter ทั่วไปถึงสิบเท่าภายใต้สภาวะที่เทียบเคียงกันได้ การลดการใช้พลังงานนี้ทำได้โดยการออกแบบพิกเซลที่เหมาะสม วงจรการอ่านค่าพลังงานต่ำ และโหมดเปิดใช้งานตลอดเวลาโดยเฉพาะ

การใช้งานในอุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์ XR และอุปกรณ์อัจฉริยะ

VD55G4 และ VD65G4 ได้รับการออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่หลากหลายซึ่งระบบวิชั่นแบบฝังตัวต้องทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่กระทบต่อความเป็นอิสระของอุปกรณ์

ในอุปกรณ์สวมใส่ เซ็นเซอร์ช่วยให้ฟังก์ชันต่างๆ เช่น การตรวจจับการมีอยู่ การจดจำท่าทาง และการรับรู้บริบท ในขณะที่ยังคงรักษาอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้ตลอดทั้งวัน ความเข้ากันได้กับไมโครคอนโทรลเลอร์พลังงานต่ำช่วยลดความซับซ้อนของการออกแบบระบบและลดการพึ่งพาโปรเซสเซอร์ที่ใช้พลังงานสูงกว่า

สำหรับชุดหูฟัง AR/VR และ XR เซ็นเซอร์รองรับการติดตามเชิงพื้นที่และการรับรู้สภาพแวดล้อม การออกแบบ global-shutter ช่วยขจัดสิ่งรบกวนจากการเคลื่อนไหว ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการกำหนดตำแหน่งที่แม่นยำและการโต้ตอบกับผู้ใช้ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง

ในเครื่องใช้ไฟฟ้าอัจฉริยะภายในบ้าน อุปกรณ์ทางการแพทย์ และโหนด IoT ในภาคอุตสาหกรรม เซ็นเซอร์ช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลในพื้นที่ ลดการพึ่งพาระบบคลาวด์ ซึ่งส่งผลให้ความหน่วงต่ำลง ความเป็นส่วนตัวดีขึ้น และลดการใช้พลังงานของเครือข่าย ประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์ยังสนับสนุนการใช้งานในระบบที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือวิธีการเก็บเกี่ยวพลังงานอื่นๆ

สถาปัตยกรรมและการบูรณาการของเซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์เหล่านี้ผลิตขึ้นโดยใช้สถาปัตยกรรมเซมิคอนดักเตอร์แบบเรียงซ้อน 3 มิติ โดยผสมผสานเทคโนโลยีการผลิต 65 นาโนเมตรและ 40 นาโนเมตรบนเวเฟอร์ขนาด 300 มม. วิธีการนี้ช่วยให้สามารถแยกชั้นโฟโตไดโอดและชั้นประมวลผลออกจากกันได้ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทั้งคุณภาพของภาพและการใช้พลังงาน

รูปแบบออปติคอลที่กะทัดรัดและการประมวลผลภาพแบบบูรณาการช่วยลดความจำเป็นในการใช้ส่วนประกอบภายนอกเพิ่มเติม ลดต้นทุนระบบ และทำให้การรวมเข้ากับการออกแบบที่มีพื้นที่จำกัดทำได้ง่ายขึ้น อินเทอร์เฟซได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครคอนโทรลเลอร์และแพลตฟอร์มระบบบนชิปที่มีประสิทธิภาพด้านต้นทุน สนับสนุนการพัฒนาแบบฝังตัวที่คล่องตัว

ระบบนิเวศการพัฒนาสำหรับระบบวิชั่นแบบฝังตัว

เพื่อสนับสนุนการนำไปใช้งานอย่างรวดเร็ว STMicroelectronics ได้จัดเตรียมระบบนิเวศการพัฒนาที่ประกอบด้วยบอร์ดประเมินผลที่เข้ากันได้กับแพลตฟอร์ม STM32 และ Raspberry Pi โมดูลกล้อง ไดรเวอร์ซอฟต์แวร์ และชุดพัฒนาซอฟต์แวร์เฉพาะ

เครื่องมือเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อเร่งการสร้างต้นแบบและการใช้งานแอปพลิเคชันวิชั่นแบบเปิดใช้งานตลอดเวลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อม AI แบบกระจายที่การประมวลผลดำเนินการในพื้นที่แทนที่จะเป็นโครงสร้างพื้นฐานคลาวด์แบบรวมศูนย์

ตำแหน่งในภูมิทัศน์ของเซ็นเซอร์ภาพ

เมื่อเทียบกับเซ็นเซอร์แบบโกลบอลชัตเตอร์ทั่วไป ซึ่งโดยทั่วไปจะให้ความสำคัญกับคุณภาพของภาพและความเร็วมากกว่าประสิทธิภาพด้านพลังงาน VD55G4 และ VD65G4 เน้นการทำงานที่ใช้พลังงานต่ำและฟังก์ชันการทำงานแบบขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ สิ่งนี้ทำให้เซ็นเซอร์เหล่านี้อยู่ในกลุ่มเซ็นเซอร์ที่กำลังเติบโต ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับระบบ AI วิชั่นแบบ Edge และระบบ IoT พลังงานต่ำ ซึ่งการตรวจจับอย่างต่อเนื่องต้องทำงานควบคู่ไปกับงบประมาณด้านพลังงานที่จำกัด

ด้วยการผสมผสานการใช้พลังงานที่ลดลงเข้ากับความเข้ากันได้กับไมโครคอนโทรลเลอร์และการรวมระบบที่กะทัดรัด เซ็นเซอร์เหล่านี้จึงตอบโจทย์พื้นที่การออกแบบที่โซลูชันการถ่ายภาพประสิทธิภาพสูงแบบดั้งเดิมยังไม่สามารถตอบสนองได้อย่างเต็มที่