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作者：劉巖軒

導(dǎo)讀

在十年間，3D深度感知市場規(guī)模將實(shí)現(xiàn)超過2倍的增長，而我們正處于這場變革之中。據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2020年這3D深度感知市場規(guī)模為67億美金，2024年為95億美金，而2030年將達(dá)到176億美金。整個(gè)3D深感市場出現(xiàn)了爆炸式的增長，而主要推動(dòng)力來自環(huán)境監(jiān)測、生物識別和導(dǎo)航這些細(xì)分行業(yè)的發(fā)展。

作為3D深度感知市場的主要芯片供應(yīng)商，意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics，以下簡稱ST)近日隆重推出了第五代ST Presence人體存在檢測(HPD)解決方案。這款基于FlightSense飛行時(shí)間(ToF)傳感器與人工智能(AI)算法深度融合的創(chuàng)新技術(shù)，以低功耗、隱私保護(hù)和高集成度為核心，為筆記本電腦、個(gè)人電腦、顯示器及多種智能設(shè)備帶來前所未有的用戶體驗(yàn)、安全性和能效提升。ST影像子產(chǎn)品部個(gè)人電子、工業(yè)與大眾市場業(yè)務(wù)線總監(jiān)David Maucotel、ST影像子產(chǎn)品部業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Herve Grotard和ST影像子產(chǎn)品部創(chuàng)新應(yīng)用經(jīng)理Olivier Lemarchand在發(fā)布會上詳細(xì)展示了這一解決方案的突破性功能創(chuàng)新。從市場趨勢、核心業(yè)務(wù)、歷史傳承到全球產(chǎn)能布局，全面展示了ST在ToF技術(shù)上的戰(zhàn)略優(yōu)勢和獨(dú)特價(jià)值主張，凸顯其在消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)和智能家居等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景。

ToF一站式解決方案：從概念到現(xiàn)實(shí)的進(jìn)化

ST Presence自2019年消費(fèi)電子展(CES)首次亮相并斬獲創(chuàng)新大獎(jiǎng)以來，已歷經(jīng)五代迭代，成為PC行業(yè)中廣受認(rèn)可的交鑰匙解決方案。最新發(fā)布的第五代ST Presence以其全面優(yōu)化的硬件和軟件集成，標(biāo)志著ST在智能交互與節(jié)能技術(shù)上的又一次飛躍。Herve Grotard在發(fā)布會上指出，ST Presence的開發(fā)初衷源于PC客戶對更長電池續(xù)航、更強(qiáng)安全性和更好用戶體驗(yàn)的迫切需求?；诖耍琒T打造了一個(gè)集ToF傳感器、AI算法和低功耗微控制器于一體的平臺，廣泛適配筆記本電腦、臺式機(jī)、顯示器、游戲主機(jī)、平板電腦、網(wǎng)絡(luò)攝像頭和投影儀等設(shè)備。

第五代ST Presence的核心硬件是VL53L8CP，這款8x8多區(qū)ToF傳感器通過發(fā)射人眼不可見的紅外光，測量光線從傳感器到目標(biāo)物體并返回的時(shí)間，從而精確計(jì)算64個(gè)區(qū)域的距離。相較于傳統(tǒng)攝像頭，這種非圖像化的距離數(shù)據(jù)采集方式天生具備隱私保護(hù)特性，同時(shí)大幅降低計(jì)算需求，使其能夠在低成本的STM32微控制器上高效運(yùn)行，整體功耗低至2毫瓦以下。Herve Grotard強(qiáng)調(diào)，這一解決方案不僅簡化了OEM廠商的集成流程，還通過與主流CPU、ISP和傳感器集線器的無縫兼容，顯著縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

飛行時(shí)間技術(shù)(ToF：Time of Flight)是ST Presence的基石。Herve Grotard在發(fā)布會上詳細(xì)介紹了其工作原理：ToF傳感器發(fā)射紅外光，擊中目標(biāo)物體后反射回傳感器，通過測量光程時(shí)間結(jié)合光速計(jì)算距離。由于僅生成低分辨率的距離數(shù)據(jù)，ST Presence避免了傳統(tǒng)攝像頭可能引發(fā)的隱私問題。Olivier Lemarchand進(jìn)一步補(bǔ)充，8x8的64區(qū)傳感器能夠?qū)崟r(shí)構(gòu)建目標(biāo)區(qū)域的空間映射，為AI算法提供精確輸入，從而實(shí)現(xiàn)從人體存在檢測到復(fù)雜手勢識別的多種功能。

這種低分辨率、高效率的設(shè)計(jì)不僅保護(hù)用戶隱私，還顯著降低了計(jì)算復(fù)雜度。ST Presence的算法和AI網(wǎng)絡(luò)完全在邊緣運(yùn)行，無需依賴高功耗的CPU或GPU，也無需云端處理。這使得解決方案能夠在小型微控制器上高效運(yùn)行，保持超低功耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。Olivier Lemarchand表示，這種設(shè)計(jì)理念讓ST Presence在性能、成本和能效之間達(dá)到了完美平衡，為PC行業(yè)樹立了新的標(biāo)桿。

第五代ST Presence：融合AI之力，顛覆PC交互體驗(yàn)

ToF技術(shù)以其高精度、低功耗和隱私保護(hù)特性，在PC、移動(dòng)設(shè)備和智能家居領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。第五代ST Presence引入了一系列創(chuàng)新功能，涵蓋能效、安全性和用戶交互三大領(lǐng)域，標(biāo)志著ToF技術(shù)從單一傳感器應(yīng)用向復(fù)雜AI驅(qū)動(dòng)解決方案的轉(zhuǎn)變，滿足了市場對智能化、可持續(xù)技術(shù)的迫切需求。通過融合AI算法，第五代ST Presence對于PC的用戶體驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了一系列的升級。

離席鎖屏(Walk-Away Lock)：兼顧安全與節(jié)能

離席鎖屏功能通過ToF傳感器和專有的Presence AI網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測用戶是否在設(shè)備前。當(dāng)用戶離開時(shí)，系統(tǒng)迅速鎖屏以保護(hù)數(shù)據(jù)安全，并在一秒內(nèi)將設(shè)備切換至低功耗睡眠模式。Olivier Lemarchand強(qiáng)調(diào)，Presence AI能夠精準(zhǔn)區(qū)分人體和非人體物體(如椅子或墻壁)，避免誤操作。這種智能化的安全機(jī)制不僅提升了設(shè)備安全性，還顯著降低了能耗，為用戶帶來更長的電池續(xù)航。

自適應(yīng)調(diào)光(Adaptive Dimming)：智能節(jié)能新標(biāo)桿

自適應(yīng)調(diào)光是第五代ST Presence的獨(dú)有功能，利用頭部方向識別(HOR)AI網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測用戶視線。當(dāng)用戶未注視屏幕時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)降低屏幕亮度，尤其在白天使用場景中可顯著減少能耗。Olivier Lemarchand指出，這一功能僅依賴64像素的距離數(shù)據(jù)，無需攝像頭即可實(shí)現(xiàn)，既保護(hù)隱私又優(yōu)化了能效。這一創(chuàng)新在不犧牲用戶體驗(yàn)的前提下，將節(jié)能推向了新的高度。

多人檢測(Multi-Person Detection)：公共場景的安全衛(wèi)士

在咖啡館、機(jī)場等公共場所工作時(shí)，屏幕隱私往往成為用戶擔(dān)憂的問題。ST Presence的多人檢測功能可識別主用戶身后最多三人的視線方向和持續(xù)時(shí)間，判斷是否有人窺視屏幕，并在必要時(shí)向用戶發(fā)出警告。Olivier Lemarchand表示，這一功能通過AI算法分析距離數(shù)據(jù)，能夠精確捕捉潛在的安全威脅，為靈活工作場景提供了強(qiáng)有力的保護(hù)。

注視喚醒(Wake-on-Attention)：無縫交互體驗(yàn)

注視喚醒功能是接近喚醒的升級版，結(jié)合Presence AI和頭部方向AI網(wǎng)絡(luò)，不僅能檢測用戶是否靠近設(shè)備，還能判斷用戶是否注視屏幕、準(zhǔn)備交互。一旦確認(rèn)用戶意圖，系統(tǒng)自動(dòng)喚醒并觸發(fā)Windows Hello登錄，無需手動(dòng)操作。Olivier Lemarchand描述道：“用戶只需回到座位，看向屏幕，設(shè)備即可完成喚醒和登錄。”這種流暢的無接觸體驗(yàn)極大提升了便利性，同時(shí)保持低功耗。

手勢與手部姿勢檢測：開啟全新交互方式

第五代ST Presence支持兩種手勢交互：傳統(tǒng)動(dòng)作手勢(如左右滑動(dòng)、點(diǎn)擊)和全新的手部姿勢檢測，可識別6到7種姿勢，如“喜歡”或“不喜歡”。手部姿勢檢測由ST自主研發(fā)的第四個(gè)AI網(wǎng)絡(luò)支持，完全在邊緣運(yùn)行。Olivier Lemarchand特別提到，ST通過一個(gè)公開的網(wǎng)頁邊緣AI工具開放了這一AI網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)者可利用該工具捕捉新手勢數(shù)據(jù)并在STM32微控制器上部署定制化解決方案。這種開放性不僅加速了生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，還為ST Presence的未來應(yīng)用拓展了可能性。

姿勢檢測：關(guān)注用戶健康

姿勢檢測是第五代ST Presence的又一亮點(diǎn)，目前處于概念驗(yàn)證階段，計(jì)劃于2026年正式部署。Olivier Lemarchand介紹，長時(shí)間的不良坐姿是PC用戶的普遍健康問題，可能導(dǎo)致背痛或肌肉勞損。ST與醫(yī)學(xué)專家合作，開發(fā)了基于ToF傳感器和Posture AI網(wǎng)絡(luò)的姿勢檢測功能，通過分析64區(qū)距離數(shù)據(jù)判斷用戶是否保持健康坐姿，并在檢測到不良姿勢時(shí)發(fā)出提醒，鼓勵(lì)用戶調(diào)整姿勢或短暫活動(dòng)。這一功能不僅提升了用戶健康，還通過邊緣處理確保了隱私和低功耗。

能效與環(huán)境影響：從微觀到宏觀的變革

第五代ST Presence的能效表現(xiàn)尤為引人注目。Herve Grotard在發(fā)布會上指出，該解決方案可將設(shè)備每日能耗降低20-30%，顯著延長電池續(xù)航。以ST自身為例，若5萬名員工的設(shè)備均采用ST Presence，每年可減少相當(dāng)于118次巴黎至紐約航班的碳排放。若推廣至全球26億臺PC，這一節(jié)能效果相當(dāng)于每天為12.3萬輛電動(dòng)車充電，且不增加碳排放。這種規(guī)模化的節(jié)能潛力對環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)意義。

從企業(yè)角度看，ST Presence的低功耗和隱私保護(hù)特性有助于提升環(huán)境、社會和治理(ESG)評分，這對吸引投資和增強(qiáng)市場競爭力至關(guān)重要。Herve Grotard強(qiáng)調(diào)，ST Presence的交鑰匙設(shè)計(jì)簡化了OEM廠商的集成流程，無需額外的光學(xué)或計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，可以與主流平臺無縫兼容，降低了開發(fā)成本和上市時(shí)間。這為PC制造商提供了顯著的競爭優(yōu)勢。

第五代ST Presence的開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。Olivier Lemarchand透露，ST進(jìn)行了四次全球數(shù)據(jù)采集，迭代了25次解決方案版本，收集了數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)日志，包括員工提供的坐姿和動(dòng)作數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為四個(gè)AI網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練提供了基礎(chǔ)，確保其在低分辨率距離數(shù)據(jù)上的高精度。ST的預(yù)處理技術(shù)和邊緣計(jì)算方法使解決方案能夠在小型微控制器上高效運(yùn)行，無需高性能CPU或GPU支持。

第五代ST Presence的發(fā)布彰顯了ST在ToF領(lǐng)域通過創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)與先進(jìn)AI算法融合取得的持續(xù)技術(shù)突破。Herve Grotard表示，ST Presence已集成到超過280款PC型號中，未來將進(jìn)一步擴(kuò)展到智能家居、工業(yè)設(shè)備等更多場景。隨著空間計(jì)算和個(gè)人機(jī)器人等新興技術(shù)的發(fā)展，ToF和AI的結(jié)合將開啟更多可能性。Olivier Lemarchand補(bǔ)充，姿勢檢測功能將在2026年正式部署，同時(shí)ST正在探索新的手勢類型和健康監(jiān)測功能，以進(jìn)一步豐富用戶體驗(yàn)。

ST還計(jì)劃通過持續(xù)優(yōu)化AI算法和傳感器技術(shù)，進(jìn)一步降低功耗并提升性能。Herve Grotard強(qiáng)調(diào)，ST的碳中和目標(biāo)(計(jì)劃于2027年實(shí)現(xiàn))將推動(dòng)其開發(fā)更多可持續(xù)技術(shù)，而ST Presence正是這一使命的重要體現(xiàn)。

25年的技術(shù)積淀，全球全鏈條制造能力布局

David Maucotel強(qiáng)調(diào)，ST的影像產(chǎn)品在全球市場表現(xiàn)卓越：全局快門攝像頭市場份額全球第一，ToF模塊和3D傳感器累計(jì)出貨超20億顆，環(huán)境光與接近傳感器出貨超5億顆，超表面光學(xué)晶圓出貨超2.5億片。這些產(chǎn)品均由ST自有工廠生產(chǎn)，確保了供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和品質(zhì)控制。

ST影像部門的發(fā)展始于1999年對蘇格蘭Vision公司的收購，開啟了其在機(jī)器視覺和光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的探索。2003年，諾基亞手機(jī)的普及推動(dòng)了攝像頭市場的黃金時(shí)代，ST借此奠定了影像技術(shù)的市場基礎(chǔ)。隨著諾基亞業(yè)務(wù)的衰退，ST通過技術(shù)多元化戰(zhàn)略推出了FlightSense品牌。FlightSense基于ToF技術(shù)，提供高性能、低成本的測距解決方案，在安卓手機(jī)的自動(dòng)對焦輔助功能中獲得廣泛應(yīng)用。

自2017年起，ST持續(xù)推進(jìn)FlightSense技術(shù)的研發(fā)，新增全局快門技術(shù)(廣泛應(yīng)用于高端手機(jī)的人臉識別)和環(huán)境光傳感器等創(chuàng)新產(chǎn)品組合。近年來，ST將業(yè)務(wù)重心從智能手機(jī)擴(kuò)展至筆記本電腦和大眾市場，開發(fā)了多區(qū)ToF傳感器(從單點(diǎn)到256區(qū))和超表面光學(xué)技術(shù)，進(jìn)一步提升了測距精度和模塊小型化水平。這些技術(shù)不僅服務(wù)于消費(fèi)電子，還在汽車駕駛艙監(jiān)測等場景中展現(xiàn)了跨行業(yè)的應(yīng)用潛力。

ST影像部門的全球布局是其競爭力的重要支柱。前端制造方面，ST在法國克羅爾、魯賽和新加坡設(shè)有三個(gè)晶圓制造廠及電子晶圓檢測廠。后端制造則依托中國深圳和卡蘭巴的工廠，負(fù)責(zé)模塊組裝和測試。全球超過800名工程師分布在法國格魯諾布爾、英國愛丁堡等研發(fā)中心，配合中國、韓國、亞太和美國的現(xiàn)場應(yīng)用工程師和業(yè)務(wù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，為客戶提供本地化支持。

David Maucotel指出，ST是全球少有的全鏈條集成設(shè)備制造商，覆蓋從設(shè)備架構(gòu)設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品制造的完整流程。這種垂直整合能力不僅降低了生產(chǎn)成本，還確保了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性與一致性。

ST影像部門的成功離不開其獨(dú)特價(jià)值主張。首先，ST在12英寸晶圓上實(shí)現(xiàn)3D堆疊技術(shù)，通過混合鍵合在晶圓頂部形成像素陣列，底部集成數(shù)據(jù)處理單元。這種技術(shù)顯著降低了芯片尺寸和生產(chǎn)成本，同時(shí)提升了靈敏度和計(jì)算能力。其次，ST提供一站式交鑰匙解決方案，在整合無源器件、激光器、微光學(xué)和基板于微模塊中，深圳工廠的集成能力在市場上獨(dú)樹一幟。

此外，ST通過差異化功能增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力。例如，其光學(xué)傳感器支持高動(dòng)態(tài)范圍和基于事件的攝像頭功能，結(jié)合超低功耗和自主喚醒模式，提升了數(shù)據(jù)處理效率和安全性。最重要的是，ST構(gòu)建了強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，涵蓋光學(xué)封裝、模塊設(shè)計(jì)、評估套件和配套設(shè)計(jì)服務(wù)，助力客戶快速進(jìn)入市場。與此同時(shí)，ST的微控制器(STM32系列)、射頻、MEMS和模擬電源等部門協(xié)同工作，為客戶提供完整的傳感器與計(jì)算解決方案，通過AI賦能進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品表現(xiàn)。

結(jié)語

第五代ST Presence解決方案以其低功耗、隱私保護(hù)和高集成度的特性，重新定義了PC行業(yè)的智能交互與能效標(biāo)準(zhǔn)。通過離席鎖屏、自適應(yīng)調(diào)光、多人檢測、注視喚醒、手勢識別和姿勢檢測等功能，ST不僅提升了用戶體驗(yàn)和安全性，還為環(huán)境保護(hù)和企業(yè)ESG表現(xiàn)做出了貢獻(xiàn)。Herve Grotard在發(fā)布會上總結(jié)道：“ST Presence讓技術(shù)為生活帶來更多可能?！边@一解決方案不僅滿足了現(xiàn)代用戶的需求，更為智能、可持續(xù)的計(jì)算未來鋪平了道路。

David Maucotel在演講中強(qiáng)調(diào)，ST影像部門的愿景是通過技術(shù)創(chuàng)新和生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作，為終端客戶提供卓越價(jià)值。第五代ST Presence解決方案便是這一愿景的生動(dòng)體現(xiàn)，結(jié)合ToF技術(shù)和邊緣AI，為消費(fèi)級人體存在檢測提供了低功耗、隱私保護(hù)的智能交互體驗(yàn)。從智能手機(jī)到汽車、工業(yè)和智能家居，ST的影像技術(shù)正在重塑多場景應(yīng)用的未來。