STMicroelectronics vừa ra mắt các cảm biến hình ảnh siêu tiết kiệm năng lượng mới được thiết kế để hỗ trợ khả năng quan sát liên tục trong các hệ thống điện tử nhỏ gọn. Các cảm biến VD55G4 (đơn sắc) và VD65G4 (RGB) hướng đến các ứng dụng yêu cầu nhận dạng hình ảnh liên tục trong điều kiện hạn chế nghiêm ngặt về công suất và kích thước, bao gồm thiết bị đeo thông minh, thiết bị thực tế ảo và các thiết bị IoT thông minh.
Cho phép hiển thị hình ảnh liên tục trong các hệ thống có hạn chế về nguồn điện.
Cảm biến mới này mở rộng dòng sản phẩm BrightSense của công ty, tập trung vào công nghệ thị giác biên AI và kiến trúc dựa trên vi điều khiển. Được thiết kế để tích hợp vào các hệ thống nhỏ gọn, nó kết hợp kiến trúc màn trập toàn cầu với cơ chế phát hiện và đánh thức cho phép cảm biến liên tục giám sát khung cảnh trong khi giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng.
Kiến trúc này hỗ trợ hoạt động dựa trên sự kiện, trong đó các cảm biến chỉ kích hoạt bộ xử lý chính khi phát hiện thấy sự thay đổi hình ảnh có liên quan. Cơ chế này giảm thiểu nhu cầu truyền dữ liệu liên tục và giảm mức tiêu thụ điện năng ở cấp hệ thống, điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị chạy bằng pin và các thiết bị thu năng lượng.
Cảm biến hoạt động ở độ phân giải khoảng 800 × 700 pixel và 10 khung hình mỗi giây, được cho là tiêu thụ điện năng ít hơn tới mười lần so với các cảm biến màn trập toàn cầu thông thường trong điều kiện tương đương. Việc giảm điện năng này đạt được nhờ thiết kế pixel được tối ưu hóa, mạch đọc tín hiệu công suất thấp và chế độ luôn bật chuyên dụng.
Ứng dụng trong các thiết bị đeo được, thiết bị XR và thiết bị thông minh.
Các mẫu VD55G4 và VD65G4 được thiết kế cho nhiều ứng dụng khác nhau, nơi các hệ thống thị giác nhúng phải hoạt động liên tục mà không ảnh hưởng đến thời gian hoạt động của thiết bị.
Trong các thiết bị đeo được, cảm biến cho phép các chức năng như phát hiện sự hiện diện, nhận diện cử chỉ và nhận biết ngữ cảnh trong khi vẫn duy trì thời lượng pin cả ngày. Khả năng tương thích với các vi điều khiển công suất thấp giúp đơn giản hóa thiết kế hệ thống và giảm sự phụ thuộc vào các bộ xử lý công suất cao hơn.
Đối với tai nghe AR/VR và XR, các cảm biến hỗ trợ theo dõi không gian và nhận thức môi trường. Thiết kế màn trập toàn cầu loại bỏ nhiễu chuyển động, điều này rất quan trọng cho việc định vị chính xác và tương tác người dùng trong môi trường ảo.
Trong các thiết bị gia dụng thông minh, thiết bị y tế và các nút IoT công nghiệp, cảm biến cho phép xử lý dữ liệu tại chỗ, giảm sự phụ thuộc vào hệ thống đám mây. Điều này dẫn đến độ trễ thấp hơn, cải thiện quyền riêng tư và giảm mức tiêu thụ điện năng của mạng. Hiệu suất của cảm biến cũng hỗ trợ các ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời hoặc các phương pháp thu năng lượng khác.
Kiến trúc và tích hợp cảm biến.
Các cảm biến này được sản xuất bằng kiến trúc bán dẫn xếp chồng 3D, kết hợp công nghệ chế tạo 65nm và 40nm trên một tấm wafer 300mm². Cách tiếp cận này cho phép tách biệt điốt quang và các lớp xử lý, cải thiện cả chất lượng hình ảnh và hiệu quả năng lượng.
Thiết kế quang học nhỏ gọn và khả năng xử lý hình ảnh tích hợp giúp giảm thiểu nhu cầu sử dụng các linh kiện bên ngoài, giảm chi phí hệ thống và đơn giản hóa việc tích hợp vào các thiết kế có không gian hạn chế. Giao diện được tối ưu hóa để kết nối trực tiếp với các bộ vi điều khiển và nền tảng hệ thống trên chip tiết kiệm chi phí, hỗ trợ phát triển hệ thống nhúng linh hoạt.
Hệ sinh thái phát triển cho các hệ thống thị giác nhúng.
Để hỗ trợ triển khai nhanh chóng, STMicroelectronics đã cung cấp một hệ sinh thái phát triển bao gồm các bo mạch đánh giá tương thích với nền tảng STM32 và Raspberry Pi, các mô-đun camera, trình điều khiển phần mềm và bộ công cụ phát triển phần mềm chuyên dụng.
Các công cụ này được thiết kế để đẩy nhanh quá trình tạo mẫu và triển khai các ứng dụng Vision luôn hoạt động, đặc biệt là trong môi trường AI phân tán, nơi việc tính toán được thực hiện cục bộ thay vì trên cơ sở hạ tầng đám mây tập trung.
Vị trí trên bản đồ cảm biến hình ảnh.
So với các cảm biến màn trập toàn cầu thông thường, vốn thường ưu tiên chất lượng hình ảnh và tốc độ hơn hiệu quả năng lượng, VD55G4 và VD65G4 nhấn mạnh vào hoạt động tiết kiệm năng lượng và chức năng dựa trên sự kiện. Điều này đặt các cảm biến này vào một phân khúc đang phát triển, được tối ưu hóa cho các hệ thống AI tiết kiệm năng lượng, thị giác biên và IoT, nơi việc phát hiện liên tục phải hoạt động cùng với ngân sách năng lượng hạn chế.
Bằng cách kết hợp khả năng giảm tiêu thụ điện năng với khả năng tương thích với bộ vi điều khiển và tích hợp hệ thống nhỏ gọn, các cảm biến này giải quyết những vấn đề thiết kế mà các giải pháp hình ảnh hiệu suất cao truyền thống vẫn chưa đáp ứng đầy đủ.
