傳感新品

【華中科大/香港理工：研發(fā)計算事件驅動的視覺傳感器】

基于神經(jīng)形態(tài)事件的圖像傳感器只捕捉場景中的動態(tài)運動，然后轉移到計算單元進行運動識別。然而，這種方法會導致時間延遲，而且可能非常耗電。為此，華中科技大學何毓輝教授和香港理工大學柴揚教授聯(lián)合報告了計算事件驅動的視覺傳感器，捕獲和直接轉換動態(tài)運動為可編程，稀疏和信息尖峰信號。這些傳感器可以用來形成一個用于運動識別的尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡。每個單獨的視覺傳感器由兩個極性相反的平行光電二極管組成，其時間分辨率為5 μs。為了響應光強度的變化，傳感器通過電編程其各自的光響應率，產生具有不同振幅和極性的尖峰信號。視覺傳感器的非揮發(fā)性光響應性和多級光響應性可以模擬突觸權重，并可用于創(chuàng)建一個傳感器內的尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡。本研究中的視覺傳感器方法消除了傳感過程中的冗余數(shù)據(jù)，以及傳感器和計算單元之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

【事件驅動的峰值生成】

傳統(tǒng)基于幀的圖像傳感器以固定幀率傳輸絕對的光強度會產生大量冗余的視覺數(shù)據(jù)，而信息有限。受生物視網(wǎng)膜的啟發(fā)，事件驅動的視覺傳感器只對場景中的相關變化做出反應。這些傳感器只在事件發(fā)生時和發(fā)生時提供峰值，減少冗余數(shù)據(jù)的量，同時保留稀疏但重要的信息（圖1a）。本研究報道了一個事件驅動的像素單元，它可以在變化的光強度下產生具有可編程振幅的稀疏脈沖序列，這允許在像素陣列內進行可視化數(shù)據(jù)計算（圖1b）。通過設計一個像素單元（圖1c），當光強度變化時產生峰值信號，表現(xiàn)出事件驅動的特征。該單元格由兩個平行連接的獨立分支組成。這兩個分支中的光電二極管分別具有相反和對稱的構型（PN和NP）。無電容器的PN分支光響應比有電容器的分支光響應要快。因此，在瞬態(tài)光強增加的時刻，在該單位中產生一個正尖峰信號。相反，當光強度降低時，會產生負尖峰信號（圖1d）。與現(xiàn)有的攝像機相比，該設計顯示出更簡單的電路結構。

圖1 事件驅動的傳感器內尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡

【非易失性和可編程的WSe2光電二極管】

通過設計一種具有浮動分柵結構的WSe2光電二極管，以降低后續(xù)傳感器內計算功耗。為了提高功率效率和可擴展性，設計了非易失性可編程光電二極管，即使在去除柵極電壓后也可以局部存儲光電二極管中的突觸權值。圖2a i、ii分別顯示W(wǎng)Se2光電二極管結構的橫截面結構示意圖和頂視圖光學顯微鏡圖像。通過設置兩個相同值的局部柵極電壓VG1和VG2，可以測試WSe2場效應晶體管的特性（圖2b）。通過進一步將兩個分離的門配置為不同極性，WSe2通道左右部分的載流子類型和密度被獨立調制，表現(xiàn)出四種不同的傳導機制（圖2c）。在正柵電壓和負柵電壓下，該器件表現(xiàn)出幾乎對稱的行為（NN或PP）。在不同入射激光功率強度（Pin），激光激發(fā)波長λ = 520 nm下，PN和NP二極管表現(xiàn)出明顯的光電流（圖2d）。圖2e顯了ISC作為入射光強度（Pin）的函數(shù)。在PN和NP結中，ISC幾乎是線性依賴于Pin的，表明光電效應在光電二極管的光電流產生中占主導地位。為了模擬神經(jīng)網(wǎng)絡中的突觸功能，需要用多級和非揮發(fā)性狀態(tài)來調節(jié)光響應性來表示突觸的權重。通過耦合兩個電壓偏差相反的柵極，光電二極管的光響應率R能以類似的方式進行調制（圖2f）。

圖2 WSe2光電二極管的非揮發(fā)性和可編程光響應性

【基于WSe2光電二極管的可編程事件驅動像素】

圖3a顯示表征光脈沖下光電二極管光響應的測量裝置。在一系列光強為50 mW cm?2、波長為520 nm的光脈沖下，由于該電路中產生的光電流，電阻RL（Vout）上的電壓下降發(fā)生相應變化（圖3b）。當施加光脈沖時，上升時間從20 μs變化到100 μs，電容范圍為0到300nF（圖3c）。通過將光電二極管編程為NP結構，該器件在同一瞬態(tài)光脈沖下表現(xiàn)出相反的光響應和可調諧的響應時間（圖3d）。與傳統(tǒng)基于固定光響應性的化學摻雜硅光電二極管的事件驅動相機不同，本研究設計的浮動分柵配置的WSe2光電二極管能夠非揮發(fā)性地調制WSe2通道中的載流子類型和密度，從而實現(xiàn)可編程光響應性（圖3e）。在相同的光變化條件下，隨著光電二極管光響應率增加，輸出峰值振幅A單調增加（圖3f）。圖3g為波長為520 nm的外部光激發(fā)下實時變化的Itotal，表現(xiàn)出事件驅動特性。通過重新相反配置兩個分支（圖3h），生成的尖峰極性被反轉。當外部光強度增加（減?。r，輸出電流為一個負（正）峰值（圖3i、j)，表明負突觸權重的實現(xiàn)。

圖3 基于WSe2光電二極管單元中的可調事件驅動特性

【傳感器內峰值神經(jīng)網(wǎng)絡】

為了執(zhí)行實現(xiàn)運動識別的計算任務，可以將光電二極管陣列設計成交叉桿配置，形成一個尖峰神經(jīng)網(wǎng)絡（圖4a）。當手在移動時，由于光強變化，在128×128光電二極管陣列中產生一系列的輸出尖峰（圖4b）。經(jīng)過100個訓練后，傳感器內SNN顯示出92%的識別準確率。然后用亞像素陣列的光響應率來表示突觸的權重（圖4c）。圖4d顯示當三種類型的運動按順序執(zhí)行時，每個神經(jīng)元的輸出峰值情況。每個輸出神經(jīng)元只有對特定運動類型的響應（圖4d），表明在設計的傳感器內SNN中成功實現(xiàn)運動識別任務。

圖4 用于運動識別的傳感器內置SNN

綜上所述，本研究報道了一種計算事件驅動的視覺傳感器，它只在光強度變化時產生可調諧的電流峰值，其時間分辨率為5 μs。WSe2光電二極管表現(xiàn)出非揮發(fā)性、可編程性和線性光強依賴的光響應性，使神經(jīng)網(wǎng)絡中模擬突觸權重成為可能。通過進一步合并輸出神經(jīng)元可以構建一個傳感器SNN，其運動識別準確率為92%的傳感器內SNN。在事件驅動的感覺終端內部的直接運動識別有可能被用于開發(fā)實時邊緣計算視覺芯片。

傳感動態(tài)

【曝蘋果將自研影像傳感器 與華為自研CMOS不謀而合？】

近日，據(jù)知名蘋果爆料人士古爾曼透露，蘋果公司正考慮自研影像傳感器，它不僅將成為iPhone系列手機最關鍵的賣點之一，同時也將成為混合現(xiàn)實和自動駕駛汽車行業(yè)未來發(fā)展的核心。

古爾曼表示，蘋果公司一直在致力于自主研發(fā)關鍵組件，以增強其在全球智能手機市場的競爭力。而影像傳感器作為智能手機的核心組件之一，對于拍照效果和用戶體驗至關重要。因此，蘋果公司決定自研影像傳感器，以進一步提升iPhone手機的性能和用戶體驗。

值得一提的是，此前有消息稱華為也在自研CMOS圖像傳感器，涉及從晶圓到芯片全流程，而且在部分工藝上有所創(chuàng)新，可以與主流的背照式工藝（BSI）兼容。此外，數(shù)碼博主爆料稱華為P70系列的國產化率將進一步提升，同時索尼暫未與華為續(xù)約，庫存似乎已空，很久沒有拿高端的CMOS。這表明華為P70很有可能會采用自研的CMOS。

蘋果和華為自研影像傳感器這種自主研發(fā)的關鍵組件，將有助于提高企業(yè)的核心競爭力，有利于企業(yè)在關鍵技術上掌握更多話語權。

總之，對智能手機行業(yè)和消費者來說，兩大巨頭自研影像傳感器都是一個積極的信號。這將推動行業(yè)技術的創(chuàng)新和發(fā)展，同時也意味著消費者將能夠獲得更好的產品和服務。

關于中國科學院長春光機所

中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（簡稱“長春光機所”）始建于1952年，由長春光機所與長春物理所于1999年整合而成，是新中國在光學領域建立的第一個研究所，主要從事發(fā)光學、應用光學、光學工程、精密機械與儀器的研發(fā)生產。

建所70年來，長春光機所在以王大珩院士、徐敘瑢院士等為代表的一批科學家的帶領下，研制出中國第一臺紅寶石激光器、第一臺大型電影經(jīng)緯儀等多種先進儀器設備，創(chuàng)造了十幾項“中國第一”?，F(xiàn)有18個研究部室，其中國家重點實驗室/工程中心6個、中科院重點實驗室2個；在職職工2500余人，其中國家級各類領軍人才15人，國務院政府特殊津貼獲得者37人；設有碩士點9個、博士點7個、博士后流動站3個，在學研究生千余人。

【英偉達聯(lián)手 SK 海力士，嘗試將 HBM 內存 3D 堆疊到 GPU 核心上】

11 月 20 日消息，據(jù) Joongang.co.kr 報道，SK 海力士已經(jīng)開始招聘邏輯半導體（如 CPU 和 GPU）設計人員，希望將 HBM4 通過 3D 堆疊的方式直接集成在芯片上。

據(jù)報道，SK 海力士正在與幾家半導體公司討論其 HBM4 集成設計方法，包括 Nvidia。

外媒認為，Nvidia 和 SK 海力士很可能會共同設計這種集成芯片，并借助臺積電進行代工，然后通過臺積電的晶圓鍵合技術將 SK 海力士的 HBM4 芯片堆疊到邏輯芯片上。而為了實現(xiàn)內存芯片和邏輯芯片的一體協(xié)同，聯(lián)合設計是不可避免的。

如果 SK 海力士能夠成功，這可能會在很大程度上改變行業(yè)的運作方式，因為這不僅會改變邏輯和存儲新芯片的互連方式，還會改變它們的制造方式。

現(xiàn)階段，HBM 堆疊主要是放置在 CPU 或 GPU 旁邊的中介層上，并使用 1024bit 接口連接到邏輯芯片。SK 海力士的目標是將 HBM4 直接堆疊在邏輯芯片上，完全消除中介層。

在某種程度上來講，這種方法有些類似于 AMD 的 3D V-Cache 堆疊，它就是直接將 L3 SRAM 緩存封裝在 CPU 芯片上，而如果是 HBM 的話則可以實現(xiàn)更高的容量且更便宜。

目前困擾業(yè)界的主要因素之一在于 HBM4 需要采用 2048bit 接口，因此 HBM4 的中介層非常復雜且成本高昂。因此，如果能夠將內存和邏輯芯片堆疊到一起，這對于經(jīng)濟效益來說是可行的，但這同時又提出了另一個問題：散熱。

現(xiàn)代邏輯芯片，如 Nvidia H100，由于配備了巨大的 HBM3 內存，在帶來巨大 VRAM 帶寬的同時也產生了數(shù)百瓦的熱能。因此，要想為邏輯和內存封裝集合體進行散熱可能需要非常復雜的方法，甚至要考慮液冷和 / 或浸沒式散熱。

韓國科學技術院電氣與電子工程系的教授 Kim Jung-ho 表示，“如果散熱問題在兩到三代之后解決，那么 HBM 和 GPU 將能夠像一體一樣運作，而無需中介層” 。

一位業(yè)內人士告訴 Joongang，“在未來 10 年內，半導體的 ' 游戲規(guī)則 ' 可能會發(fā)生變化，存儲器和邏輯半導體之間的區(qū)別可能變得微不足道”。

【森威電子更名“深達威”啟動IPO輔導，年產300萬臺儀器儀表】

11月15日，深達威科技（廣東）股份有限公司（以下簡稱“深達威”）在廣東證監(jiān)局進行輔導備案，輔導機構為廣發(fā)證券股份有限公司。

官網(wǎng)資料顯示，深達威是專業(yè)生產銷售高精儀器儀表的一家企業(yè)，主要從事紅外測溫儀、激光測距儀、噪音計、風速計等工業(yè)儀表的研發(fā)生產。

深達威擁有近150項國內外專利，公司專業(yè)研發(fā)人員近60余人，年產約300萬臺各類儀器儀表，產品覆蓋商光測距儀、激光測距望遠境、無損檢測儀、激光測距傳感器、環(huán)境檢測儀等系列，遠銷全球30多人國家和地區(qū)。

天眼查顯示，深達威成立于2010年8月16日（前身為東莞市森威電子有限公司），法定代表人為何剛，注冊資本5000萬元。該公司大股東為東莞市深達威實業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙），持股58.8853%；實際控制人為何剛，直接持股21.8%。

據(jù)傳感器專家網(wǎng)獲悉，深達威2023年8月經(jīng)過股份制改革，企業(yè)名稱從“東莞市森威電子有限公司”變更為“深達威科技（廣東）股份有限公司”；同時，公司注冊資本從從“3980.05萬元人民幣”增加到“5000萬元人民幣”。

審核編輯 黃宇