Vô đối trên thị trường cảm biến smartphone, Sony hướng đến cuộc "cách mạng tiếp theo", cũng lại là cảm biến

[Genk tin-ict]

Giữa lúc các nhà sản xuất ô tô chạy đua đưa các tự hành lăn bánh trên đường, một cuộc đua khác giữa những nhà sản xuất các loại cảm biến chính dành cho những loại xe này – hay con mắt của xe tự hành – cũng đang dần dần nóng lên. "Con mắt" này xoay quanh 3 loại cảm biến chính – cảm biến hình ảnh, radar và LiDAR.

Điển hình như chiếc xe concept Vision-S được Sony giới thiệu vào tháng Một năm nay tại Hội chợ CES có đến 33 cảm biến khác nhau, bao gồm cả các cảm biến hình ảnh – một lĩnh vực đang là thế mạnh của hãng này. Ông Izumi Kawanishi, phó chủ tịch Sony phụ trách phát triển chiếc xe này, cho biết các cảm biến "mang đến cho hành khách và người bộ hành một cảm giác an toàn nhờ góc nhìn 360 độ mà các cảm biến này mang lại" cho chiếc xe.

Chủ tịch Sony, ông Kenichiro Yoshida phát biểu về tiềm năng cảm biến đối với công nghệ xe tự lái.


Phát biểu trong sự kiện CES đầu năm nay, ông Kenichiro Yoshida, chủ tịch Sony rất coi trọng tiềm năng của những chiếc xe tự hành này: "Tôi tin rằng cuộc cách mạng tiếp theo (sau điện thoại di động) sẽ ở lĩnh vực di chuyển." Và để cuộc cách mạng xe tự hành thành công, nó cần đến 3 loại cảm biến trụ cột trên.

Dù Sony đang kiểm soát đến 70% thị phần toàn cầu đối với cảm biến hình ảnh sử dụng trên camera smartphone, tuy nhiên thị phần của họ đối với cảm biến hình ảnh trên ô tô lại chỉ khoảng 9%. Chiếc Vision-S là nỗ lực của Sony nhằm tiến vào thị trường đang thống trị bởi các nhà sản xuất Mỹ như hãng ON Semiconductor. Công ty tại Arizona này đã có kinh nghiệm sản xuất các cảm biến hình ảnh cho ô tô trong hơn 50 năm nay và hiện đang kiểm soát 45% thị phần.

Chiếc ô tô concept của Sony, Vision-S


Cảm biến hình ảnh dành cho xe tự lái

Các cảm biến hình ảnh dành cho ô tô phải ghi lại được các khung cảnh với sự tương phản sắc nét trong khi phải giảm đáng kể độ nhiễu do ánh sáng nhấp nháy từ các đèn LED phát ra từ các ô tô xung quanh và các đèn tín hiệu giao thông. Đạt được một trong hai yêu cầu trên có thể là điều dễ dàng, nhưng với đáp ứng cả 2 cùng lúc lại là một thách thức thực sự.

Thị phần các nhà cung cấp cảm biến hình ảnh cho ô tô.


Hiện tượng đèn LED nhấp nháy là điều khó khăn hơn cả. Nguồn gốc của nó nằm ở tốc độ nhấp nháy tốc độ cao trên đèn xe ô tô – trong khi mắt người gần như không thể nhận ra ánh sáng ngắt quãng này, nó lại hiển thị rất rõ đối với các cảm biến hình ảnh. Điều này có thể giải quyết bằng cách tăng thời gian phơi sáng của camera. Nhưng điều này lại gây ra các vùng sáng do hiện tượng phơi sáng quá lâu gây ra, làm giảm độ tương phản cần thiết để phân biệt các vật thể.

Hãng ON Semiconductor giải quyết được tình thế này bằng cách thay đổi cấu trúc của pixel sử dụng trong cảm biến. Do vậy sản phẩm của họ đang là lựa chọn chủ đạo dành cho các nhà sản xuất ô tô như Subaru, khi trang bị cho hệ thống an toàn EyeSight của họ.

Cảm biến radar mmWave

Các cảm biến còn lại – bao gồm radar bước sóng mm (mmWave) để đo khoảng cách giữa ô tô và các vật thể xung quanh chúng và cảm biến LiDAR 3 chiều – cũng là các công nghệ chủ chốt cho các phương tiện này.

Các nhà cung cấp hàng đầu dành cho radar mmWave


Nhu cầu đối với radar mmWave đang tăng lên nhanh chóng, khi nó có thể bù đắp cho điểm yếu các cảm biến hình ảnh trong những tình huống ngược sáng. Giống như các loại radar khác, radar mmWave đo khoảng cách đến vật thể bằng cách tính toán thời gian tín hiệu đến và phản hồi lại. Cho dù nó không thể xác định được hình dạng của vật thể, nhưng nó có thể hoạt động ngay cả trong thời tiết khắc nghiệt, ví dụ như mưa hay tuyết, vốn làm giảm nghiêm trọng hiệu suất của cảm biến hình ảnh.

Nhà sản xuất radar mmWave lớn nhất thế giới hiện nay là hãng Infineon Technologies của Đức. Năm 2005, đây cũng là công ty đầu tiên trên thế giới bắt đầu sản xuất hàng loạt loại bán dẫn silicon dùng Germanium Carbon giá rẻ để sử dụng trên radar mmWave.

Hiện tại một số loại xe tự hành đang lăn bánh trên đường được trang bị đến 6 radar mmWave này. Khi công nghệ xe tự lái trở nên hoàn thiện hơn, mỗi chiếc xe có thể trang bị đến 15 cảm biến.

Vào tháng Tư vừa qua, các nhà sản xuất linh kiện Nhật Bản như Alps Alpine đã hợp tác với startup của Thụy Điển Acconeer để phát triển loại radar mmWave có mức tiêu thụ năng lượng thấp. Theo ông Hideo Izumi, một trong các chủ tịch của Alps Alpine, các radar mmWave tiêu thụ ít năng lượng "có thể theo dõi bên trong phương tiện ngay cả khi động cơ đã tắt." Điều này sẽ giúp chúng phát hiện ra các sự cố bên trong chiếc xe, ví dụ như trẻ em bị bỏ quên trên xe.

Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng các radar mmWave cũng có thể gặp vấn đề khi bị nhiễu tín hiệu do radar phát ra những chiếc xe khác. Do vậy, theo ông Tomotaka Furuya, giám đốc trung tâm Infineon Technologies Nhật Bản, "việc phát triển được công nghệ để tránh nhiễu sẽ là nhiệm vụ của tương lai."

Cảm biến LiDAR 3 chiều

Ngoài 2 loại cảm biến trên, các LiDAR 3 chiều cũng là một trong những cảm biến trụ cột dành cho xe tự hành. Cũng tương tự như các radar mmWave, LiDAR cũng dùng ánh sáng để đo khoảng cách đến vật thể, nhưng nó sử dụng ánh sáng laser hồng ngoại có bước sóng ngắn hơn, giúp phát hiện được các vật thể nhỏ hơn.

Các nhà cung cấp cảm biến LiDAR


Thông thường, các thiết bị LiDAR trên ô tô có cấu trúc khá phức tạp khi nó sử dụng một động cơ xoay để nó quét được một góc 360 độ khung cảnh quanh chiếc xe. Cấu trúc phức tạp này cũng làm nó trở nên đắt đỏ hơn, do vậy nó mới chỉ được áp dụng trên các thiết bị thử nghiệm để thu thập dữ liệu bản đồ. Trong tương lai hãng Toshiba sẽ phát triển một hệ thống LiDAR mới sử dụng công nghệ thể rắn để sử dụng bán dẫn thay thế cho các bộ phận chuyển động hiện tại.

Nhu cầu tăng cao đối với các cảm biến LiDAR loại mới đã kéo theo nhiều nhà sản xuất tham gia vào sân chơi này. Bên cạnh hai hãng Kyocera và Pioneer đã tham gia vào sân chơi này, nhà sản xuất chip của Nhật, Renesas Electronics cũng tiến vào lĩnh vực này khi cung cấp bán dẫn cho startup Canada LeddarTech để sử dụng trên cảm biến LiDAR của họ. Công nghệ thể rắn này đang giúp các cảm biến LiDAR trở nên phổ biến hơn.

Theo hãng nghiên cứu thị trường Yano Research Institute, thị trường dành cho cảm biến LiDAR sử dụng trên các hệ thống xe tự lái sẽ tăng trưởng gấp 200 lần, từ mức 22,7 triệu USD trong năm 2020 lên mức 4,7 tỷ USD vào năm 2030. Số lượng các công ty và startup tham gia vào thị trường này có thể đạt tới con số 100 trên toàn cầu.

Tham khảo Nikkei Asian Review​