边缘AI助力智能楼宇实现数字化人流量监测

意法半导体(STMicroelectronics,简称ST；纽约证券交易所代码:STM) 与能源管理和工业自动化数字化转型的市场领导者施耐德电气 （Schneider Electric）联合推出一款物联网传感器原型。通过监测建筑物的居住率和使用率，该解决方案可以实现新型物业管理服务，提高楼宇的能源管理效率。

两家公司合作，在高性能人数统计传感器内集成人工智能（AI）技术，以克服在有多个入口的大型场所内监测人流量的挑战。在2020年11月19日IoT&5G研讨会期间，施耐德电气将以嘉宾身份参加ST Live Days活动，演示这款物联网传感器解决方案的功能。

随着楼宇及人居管理数字化的提升，施耐德致力于成为客户可持续发展和提高能源效率的数字合作伙伴，为客户提供有新意、有价值的洞见，如，协助智能楼宇管理的排队监控，同时在设计上充分尊重个人隐私。该先进的物联网传感器解决方案将意法半导体AI产品部的先进专业知识与施耐德深厚的传感器应用专长相结合，将高性能的物体检测神经网络嵌入到经济型微控制器(MCU)中。

• 医学检测仪器制造商Alifax拥有定制生物学成分和试剂，可以检测与大规模传染病相关的遗传物质和其它病毒（细菌）病原体

• ST 实时PCR分子诊断技术，使用基于芯片的一次性试剂盒，可以按照需求定制，检测任何遗传物质

意法半导体与意大利医学临床检测仪器生产商Alifax有限公司合作开发了一种快捷、经济的便携式医学检测解决方案。该解决方案由Alifax负责销售，使用高可靠性的实时聚合酶链反应（PCR）方法扩增患者样本中的遗传物质（RNA和DNA[1])，进行即时分子诊断。

利用意法半导体开发授权的技术，Alifax开发出了一款小型便携式分子检测仪，这款叫做Molecular Mouse的检测仪采用了意法半导体研发的各种元器件，包括STM32 MCU、传感器、放大器和其它产品。在连接PC机后，Molecular Mouse能够在一个采用了意法半导体大规模微机电系统（MEMS）半导体工艺制造的极其小的一次性试剂盒中，使用Alifax开发的医学试剂控制和测试多个靶标或样本，在一小时内即可出测试结果。

意法半导体首席创新官Alessandro Cremonesi表示：“当前全球蔓延的疫情让我们学到一个深刻的教训，快速、经济的即时检测极其重要，因为它可以实现实时远程诊断病情，如果必要，还能立即隔离患者。ST一直在投资研发实时PCR技术方案平台，因为我们深信，创新的半导体诊断解决方案对改进我们的生活有积极的影响。”

意法半导体模拟器件、MEMS和传感器(AMS)产品部总裁Benedetto Vigna表示：“得益于公司的大规模半导体制造技术和在微流控领域的长期领先地位，我们开发出了一种可定制的快速灵活的试剂盒和仪器平台，可以提供快速、精确的即时诊断检测结果。通过这个平台，Alifax能够迅速应对当前的疫情和未来疫情的诊断需求。”

意法半导体证明了其在快速提升成熟的半导体大规模制造技术水平方面的成功和效率，以及在微流控领域深耕25余年积累的知识经验。此外，意法半导体酝酿10年的基于MEMS工艺的实时PCR技术的研发成功经验最终转化为新一代产品，经Alifax快速定制后就能应对当前全球蔓延的疫情。

Alifax公司总裁Paolo Galiano表示：“依靠我们的研发热情和杰出的创新成就，Alifax在临床诊断血液学和细菌学领域确立了自己的优势地位。通过与ST紧密合作，在Molecular Mouse和我们的病原体特异性检测试剂盒中整合意法半导体的微流控等基础技术，我们准备从COVID-19检测开始，为传染病快速诊断、隔离并最终阻止病原体传播做出贡献。

Molecular Mouse检测仪、一次性试剂盒和试剂板都通过了CE-IVD[2]认证，现在可以从Alifax订购。

意法半导体将通过参与高通Qualcomm®Platform平台解决方案生态系统计划，采用高通科技的技术开发创新的软件解决方案。此次合作将进一步扩大意法半导体传感器技术的领先地位。

在该计划中，意法半导体为OEM厂商提供经过预验证的MEMS和其他传感器软件，为下一代智能手机、互联PC、物联网和穿戴设备提供先进的功能。近期，高通科技已在其最新的先进5G移动参考平台内预选了意法半导体最新的高精度、低功耗、带智能传感器软件的运动跟踪IC，以及意法半导体精确度最高的压力传感器。

新的运动跟踪传感器 iNEMO LSM6DST是一款6轴惯性测量单元（IMU），在一个紧凑高效的系统级封装内集成一个3轴数字加速度计和一个3轴陀螺仪。LSM6DST的功耗处于业界最低水平，在高性能模式下为0.55mA，在仅加速度计模式下只有4µA，可以实现功耗极低的全时开启高准确度运动跟踪功能。LPS22HH是意法半导体的业界首款有I3C总线的低噪声(0.65Pa)、高准确度(±0.5hPa)压力传感器，LSM6DST搭配LPS22HH可提高准确度的位置跟踪功能，同时满足最严格的功率预算限制。

对于成像应用，LSM6DST完全支持EIS和OIS（电子和光学图像防抖）应用，因为该模块包括专用的可配置的OIS和辅助SPI信号处理路径，可配置陀螺仪和加速度计信号路径，反过来，辅助SPI 和主接口(SPI / I²C & MIPI I3CSM)可以配置OIS。

得益于意法半导体稳健、成熟的低功耗ThELMA[1]工艺技术，LSM6DST可以支持并简化低功耗电路设计，并提供连接传感器和应用处理器的I²C、MIPII3C®或SPI接口。在这个惯性单元中， 9 KB FIFO存储器支持动态数据批处理，16个有限状态机可以识别来自传感器的可编程的数据序列，并进一步降低系统级功耗。

高通科技产品管理部副总裁Manvinder Singh表示：“ ST早就认识到传感器在高通科技解决方案中的重要性，并且多年来一直是我们的重要合作伙伴。ST在新接口（例如MIPI I3C）传感器方面走在市场最前列，在维持或提高传感器准确度的同时也有效降低了产品的功率预算。我们很高兴ST能够加入高通平台解决方案生态系统计划，在我们的Qualcomm®Snapdragon™移动平台的全时开启（always-on）低功耗模块上集成并优化其先进的传感器算法。与ST等战略供应商的合作对于加快5G技术在不同垂直市场的应用至关重要。”

意法半导体模拟、MEMS及传感器产品部副总裁、MEMS传感器事业部总经理Andrea Onetti表示：“与高通科技紧密合作多年，我们能够保证传感器性能满足下一代移动设备、可穿戴设备以及支持Qualcomm® Sensor Execution Environment环境的软件解决方案的苛刻要求，其中包括先进功能，例如，智能手机和移动PC的铰链或折叠角检测，并让这些功能无缝集成，更快上市，满足全球客户的需求。业界功耗最低的高准确度IMU配合高准确度、可靠的时漂温漂均极其低的压力传感器，可达到目前能满足e911和eCall要求的最高定位准确度。”

[1] ThELMA（微陀螺仪和加速度计厚外延层）是意法半导体专有的表面微加工工艺，整合薄厚可变的多晶硅层制造感测结构和互连线，使加速度计和陀螺仪的机械单元能够集成在一个芯片上。

意法半导体发布了紧凑的高压栅极驱动器STGAP2HS，适用于栅极驱动侧与低压控制接口电路之间要求6kV电隔离的应用场景。

这款1200V器件的输出端最大灌电流和拉电流为4A，可以简化中高功率变换器、电源和逆变器设计，增强系统可靠性,适用于家用电器和工厂自动化、风扇、电磁加热器、电焊机、不间断电源等工业设备。

该器件采用意法半导体的BCD6s技术制造，具有双输入引脚，可让设计人员灵活控制信号，并提供硬件互锁保护功能，防止控制器发生故障时引发交叉导通。输入引脚兼容最低3.3V的CMOS/TTL逻辑信号，方便与控制器连接。 低高压电路之间匹配的传播延迟可防止周期失真，最大程度地减少能量损耗，并允许高频工作。在-40°C至125°C的整个温度范围内，共模瞬变抗扰度（CMTI）为±100V/ns。

STGAP2HS输出有两种不同的配置。 其中一个具有分离的输出引脚，两个引脚可使用不同的栅极电阻来独立优化导通和关断时间。第二种配置只有一个输出引脚，另外一个是米勒钳位功能，可防止在半桥拓扑快速换向期间出现栅极电压尖峰。每种配置都允许设计人员在上桥臂和下桥臂电路中使用N沟道MOSFET开关管，从而降低外部组件的物料清单成本。

除了过热保护外，STGAP2HS还有UVLO保护，防止功率开关管在低效率或危险条件下运行，提高系统可靠性。输入至输出传播延迟小于75ns，可实现精确的脉冲宽度调制（PWM）控制。除此以外芯片的待机模式帮助设计人员降低系统功耗。

STGAP2HS采用宽体SO-8W封装，可在节省空间的封装中确保爬电性能。

• 更高的摄像头视场角和空间分辨率，让消费电子影像系统实现新功能：触摸对焦、多目标识别、闪光灯亮度调整、视频跟踪辅助

• 模块集成单光子雪崩二极管阵列、广视场角光学元件和低功耗处理器

意法半导体扩大其FlightSense™ 飞行时间(Time-of-Flight，简称ToF)传感器产品组合阵容，推出业界首个64区测距传感器。该多区传感器可把场景分成若干个区域，帮助成像系统更好地了解场景空间细节。

该同类首创产品集成940nm垂直腔表面发射激光器（VCSEL）光源、集成了VCSEL驱动器的SoC传感器、单光子雪崩二极管（SPAD）接收阵列和运行复杂固件的低功耗32位MCU内核及加速器。VL53L5保留了意法半导体所有 FlightSense传感器的1类认证，在消费类产品中绝对符合人眼安全标准。

VL53L5 ToF传感器封装在一个微型模块内，接收孔上的光学元件可以创建64个测距区，从而解锁许多新功能和用例。

意法半导体影像事业部总经理Eric Aussedat表示：“VL53L5 FlightSense多区直接飞ToF传感器采用了我们最先进的40nm SPAD制造工艺，最大测距距离可达4米，测距区域多达64个，有助于成像系统了解场景空间细节。VL53L5测距区数量是上一代的64倍，可大幅提升激光自动对焦、触摸对焦、存在检测和手势界面的性能，同时帮助开发人员开发更多创新的影像应用。”

意法半导体为FlightSense传感器构建了一个垂直集成制造模型，SPAD晶片在先进的法国Crolles12英寸晶圆厂生产，采用40nm专有硅制造工艺，然后在亚洲的意法半导体封装厂组装所有模块组件，这种制造方法可为客户提供卓越的产品质量和可靠性。

意法半导体与主要的智能手机和PC机平台厂商建立了密切的合作关系并已将传感器预先集成到这些平台上，客户可凭借此合作关系来更好地使用VL53L5进行应用开发。FlightSense产品在市面上有大量的Android和Windows设备驱动程序可用。VL53L5 现已量产，已向业界领先的无线设备和计算机厂商的出货数百万颗。

技术详情

每一代新产品推出，意法半导体的ToF技术都能让各种应用取得重大的性能改进，其中包括控制笔记本电脑或显示器唤醒和休眠的用户存在检测，以及智能手机摄像头的混合对焦算法的激光自动对焦，据独立的图像质量评测机构DXOMARK的报告，大多数排名靠前的智能手机相机都内置了意法半导体的FlightSense传感器的自动对焦功能。

摄像头子系统是区分智能手机性能高低的主要因素，在低光照场景或拍摄低对比度目标时，摄像头内部的激光自动对焦功能确保对焦快速、准确。对于传统自动对焦系统来说，低光照场景或低对比度目标，是一个严峻的挑战，但对ST的传感器来说却不是问题。ST的FlightSense激光自动对焦嵌入技术已被主要的智能手机OEM厂商广泛采用，目前已在150多款手机中出货。

VL53L5封装在6.4 x 3.0 x 1.5 mm的模块中，发送镜头和接收镜头都集成到模块上，并将模块对角线视场角（FoV）扩展到61度。这种广视场角特别适合检测不在图像中心的物体，并确保在图像的各个角落都能完美自动对焦。 在“激光自动对焦”应用场合，VL53L5可以收集整个视场中多达64个区域的测距数据，支持“触摸对焦”和许多其他功能。这种灵活可变性大大提高了智能手机/相机的性能、便利性和多功能性。

通过SPAD阵列可以获得更大的灵活性，该阵列可设为空间分辨率优先，以最快15fps的速度输出所有64个区域的测距数据；或者设为最大测距距离优先，其中传感器以60fps的帧率输出4x4/16个测距区。

意法半导体的体系结构可以自动校准每个测距区，并且直接ToF技术支持每个区检测多个目标，不受玻璃盖板反射光的影响。此外，FlightSense方案是通过SPAD阵列收集原始数据，并通过专有的嵌入式MCU和加速器执行后处理，然后通过I2C或SPI总线将测距数据传输到系统主处理器，因此，不需要特定的相机接口和功能强大的接收器MCU，并确保质量和性能出色。