????????文章來源：21ic電子網(wǎng)

作者：劉巖軒

導讀

在十年間，3D深度感知市場規(guī)模將實現(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年將達到176億美金。整個3D深感市場出現(xiàn)了爆炸式的增長，而主要推動力來自環(huán)境監(jiān)測、生物識別和導航這些細分行業(yè)的發(fā)展。

作為3D深度感知市場的主要芯片供應商，意法半導體(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、隱私保護和高集成度為核心，為筆記本電腦、個人電腦、顯示器及多種智能設備帶來前所未有的用戶體驗、安全性和能效提升。ST影像子產(chǎn)品部個人電子、工業(yè)與大眾市場業(yè)務線總監(jiān)David Maucotel、ST影像子產(chǎn)品部業(yè)務發(fā)展總監(jiān)Herve Grotard和ST影像子產(chǎn)品部創(chuàng)新應用經(jīng)理Olivier Lemarchand在發(fā)布會上詳細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、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)勢和獨特價值主張，凸顯其在消費電子、汽車、工業(yè)和智能家居等領域的廣泛應用前景。

ToF一站式解決方案：從概念到現(xiàn)實的進化

ST Presence自2019年消費電子展(CES)首次亮相并斬獲創(chuàng)新大獎以來，已歷經(jīng)五代迭代，成為PC行業(yè)中廣受認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、更強安全性和更好用戶體驗的迫切需求。基于此，ST打造了一個集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、顯示器、游戲主機、平板電腦、網(wǎng)絡攝像頭和投影儀等設備。

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物體并返回的時間，從而精確計算64個區(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特性，同時大幅降低計算需求，使其能夠在低成本的STM32微控制器上高效運行，整體功耗低至2毫瓦以下。Herve Grotard強調(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)品上市時間。

飛行時間技術(shù)(ToF：Time of Flight)是ST Presence的基石。Herve Grotard在發(fā)布會上詳細介紹了其工作原理：ToF傳感器發(fā)射紅外光，擊中目標物體后反射回傳感器，通過測量光程時間結(jié)合光速計算距離。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進一步補充，8x8的64區(qū)傳感器能夠?qū)崟r構(gòu)建目標區(qū)域的空間映射，為AI算法提供精確輸入，從而實現(xiàn)從人體存在檢測到復雜手勢識別的多種功能。

這種低分辨率、高效率的設計不僅保護用戶隱私，還顯著降低了計算復雜度。ST Presence的算法和AI網(wǎng)絡完全在邊緣運行，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行，保持超低功耗的同時實現(xiàn)強大的功能。Olivier Lemarchand表示，這種設計理念讓ST Presence在性能、成本和能效之間達到了完美平衡，為PC行業(yè)樹立了新的標桿。

第五代ST Presence：融合AI之力，顛覆PC交互體驗

ToF技術(shù)以其高精度、低功耗和隱私保護特性，在PC、移動設備和智能家居領域展現(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域，標志著ToF技術(shù)從單一傳感器應用向復雜AI驅(qū)動解決方案的轉(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的用戶體驗實現(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，實時監(jiān)測用戶是否在設備前。當用戶離開時，系統(tǒng)迅速鎖屏以保護數(shù)據(jù)安全，并在一秒內(nèi)將設備切換至低功耗睡眠模式。Olivier Lemarchand強調(diào)，Presence AI能夠精準區(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制不僅提升了設備安全性，還顯著降低了能耗，為用戶帶來更長的電池續(xù)航。

自適應調(diào)光(Adaptive Dimming)：智能節(jié)能新標桿

自適應調(diào)光是第五代ST Presence的獨有功能，利用頭部方向識別(HOR)AI網(wǎng)絡監(jiān)測用戶視線。當用戶未注視屏幕時，系統(tǒng)自動降低屏幕亮度，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)，無需攝像頭即可實現(xiàn)，既保護隱私又優(yōu)化了能效。這一創(chuàng)新在不犧牲用戶體驗的前提下，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、機場等公共場所工作時，屏幕隱私往往成為用戶擔憂的問題。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)時間，判斷是否有人窺視屏幕，并在必要時向用戶發(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有力的保護。

注視喚醒(Wake-on-Attention)：無縫交互體驗

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，不僅能檢測用戶是否靠近設備，還能判斷用戶是否注視屏幕、準備交互。一旦確認用戶意圖，系統(tǒng)自動喚醒并觸發(fā)Windows Hello登錄，無需手動操作。Olivier Lemarchand描述道：“用戶只需回到座位，看向屏幕，設備即可完成喚醒和登錄?！边@種流暢的無接觸體驗極大提升了便利性，同時保持低功耗。

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)動作手勢(如左右滑動、點擊)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AI網(wǎng)絡支持，完全在邊緣運行。Olivier Lemarchand特別提到，ST通過一個公開的網(wǎng)頁邊緣AI工具開放了這一AI網(wǎng)絡，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，目前處于概念驗證階段，計劃于2026年正式部署。Olivier Lemarchand介紹，長時間的不良坐姿是PC用戶的普遍健康問題，可能導致背痛或肌肉勞損。ST與醫(yī)學專家合作，開發(fā)了基于ToF傳感器和Posture AI網(wǎng)絡的姿勢檢測功能，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發(fā)出提醒，鼓勵用戶調(diào)整姿勢或短暫活動。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5萬名員工的設備均采用ST Presence，每年可減少相當于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)能效果相當于每天為12.3萬輛電動車充電，且不增加碳排放。這種規(guī)模化的節(jié)能潛力對環(huán)境保護具有深遠意義。

從企業(yè)角度看，ST Presence的低功耗和隱私保護特性有助于提升環(huán)境、社會和治理(ESG)評分，這對吸引投資和增強市場競爭力至關(guān)重要。Herve Grotard強調(diào)，ST Presence的交鑰匙設計簡化了OEM廠商的集成流程，無需額外的光學或計算基礎設施，可以與主流平臺無縫兼容，降低了開發(fā)成本和上市時間。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)是一項復雜的系統(tǒng)工程。Olivier Lemarchand透露，ST進行了四次全球數(shù)據(jù)采集，迭代了25次解決方案版本，收集了數(shù)千個數(shù)據(jù)日志，包括員工提供的坐姿和動作數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為四個AI網(wǎng)絡的訓練提供了基礎，確保其在低分辨率距離數(shù)據(jù)上的高精度。ST的預處理技術(shù)和邊緣計算方法使解決方案能夠在小型微控制器上高效運行，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領域通過創(chuàng)新方案設計與先進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，未來將進一步擴展到智能家居、工業(yè)設備等更多場景。隨著空間計算和個人機器人等新興技術(shù)的發(fā)展，ToF和AI的結(jié)合將開啟更多可能性。Olivier Lemarchand補充，姿勢檢測功能將在2026年正式部署，同時ST正在探索新的手勢類型和健康監(jiān)測功能，以進一步豐富用戶體驗。

ST還計劃通過持續(xù)優(yōu)化AI算法和傳感器技術(shù)，進一步降低功耗并提升性能。Herve Grotard強調(diào)，ST的碳中和目標(計劃于2027年實現(xiàn))將推動其開發(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，開啟了其在機器視覺和光學技術(shù)領域的探索。2003年，諾基亞手機的普及推動了攝像頭市場的黃金時代，ST借此奠定了影像技術(shù)的市場基礎。隨著諾基亞業(yè)務的衰退，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，在安卓手機的自動對焦輔助功能中獲得廣泛應用。

自2017年起，ST持續(xù)推進FlightSense技術(shù)的研發(fā)，新增全局快門技術(shù)(廣泛應用于高端手機的人臉識別)和環(huán)境光傳感器等創(chuàng)新產(chǎn)品組合。近年來，ST將業(yè)務重心從智能手機擴展至筆記本電腦和大眾市場，開發(fā)了多區(qū)ToF傳感器(從單點到256區(qū))和超表面光學技術(shù)，進一步提升了測距精度和模塊小型化水平。這些技術(shù)不僅服務于消費電子，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、魯賽和新加坡設有三個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，負責模塊組裝和測試。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)場應用工程師和業(yè)務開發(fā)團隊，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備制造商，覆蓋從設備架構(gòu)設計到最終產(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特價值主張。首先，ST在12英寸晶圓上實現(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，同時提升了靈敏度和計算能力。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、微光學和基板于微模塊中，深圳工廠的集成能力在市場上獨樹一幟。

此外，ST通過差異化功能增強產(chǎn)品競爭力。例如，其光學傳感器支持高動態(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)建了強大的生態(tài)系統(tǒng)，涵蓋光學封裝、模塊設計、評估套件和配套設計服務，助力客戶快速進入市場。與此同時，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算解決方案，通過AI賦能進一步優(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準。通過離席鎖屏、自適應調(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和安全性，還為環(huán)境保護和企業(yè)ESG表現(xiàn)做出了貢獻。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)的計算未來鋪平了道路。

David Maucotel在演講中強調(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值。第五代ST Presence解決方案便是這一愿景的生動體現(xiàn)，結(jié)合ToF技術(shù)和邊緣AI，為消費級人體存在檢測提供了低功耗、隱私保護的智能交互體驗。從智能手機到汽車、工業(yè)和智能家居，ST的影像技術(shù)正在重塑多場景應用的未來。