????????文章來源：21ic電子網

作者：劉巖軒

導讀

在十年間，3D深度感知市場規模將實現超過2倍的增長，而我們正處于這場變革之中。據Yole數據，2020年這3D深度感知市場規模為67億美金，2024年為95億美金，而2030年將達到176億美金。整個3D深感市場出現了爆炸式的增長，而主要推動力來自環境監測、生物識別和導航這些細分行業的發展。

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)算法深度融合的創新技術，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影像子產品部個人電子、工業與大眾市場業務線總監David Maucotel、ST影像子產品部業務發展總監Herve Grotard和ST影像子產品部創新應用經理Olivier Lemarchand在發布會上詳細展示了這一解決方案的突破性功能創新。從市場趨勢、核心業務、歷史傳承到全球產能布局，全面展示了ST在ToF技術上的戰略優勢和獨特價值主張，凸顯其在消費電子、汽車、工業和智能家居等領域的廣泛應用前景。

ToF一站式解決方案：從概念到現實的進化

ST Presence自2019年消費電子展(CES)首次亮相并斬獲創新大獎以來，已歷經五代迭代，成為PC行業中廣受認可的交鑰匙解決方案。最新發布的第五代ST Presence以其全面優化的硬件和軟件集成，標志著ST在智能交互與節能技術上的又一次飛躍。Herve Grotard在發布會上指出，ST Presence的開發初衷源于PC客戶對更長電池續航、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ToF傳感器通過發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個區域的距離。相較于傳統攝像頭，這種非圖像化的距離數據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，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，顯著縮短了產品上市時間。

飛行時間技術(ToF：Time of Flight)是ST Presence的基石。Herve Grotard在發布會上詳細介紹了其工作原理：ToF傳感器發射紅外光，擊中目標物體后反射回傳感器，通過測量光程時間結合光速計算距離。由于僅生成低分辨率的距離數據，ST Presence避免了傳統攝像頭可能引發的隱私問題。Olivier Lemarchand進一步補充，8x8的64區傳感器能夠實時構建目標區域的空間映射，為AI算法提供精確輸入，從而實現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出巨大潛力。第五代ST Presence引入了一系列創新功能，涵蓋能效、安全性和用戶交互三大領域，標志著ToF技術從單一傳感器應用向復雜AI驅動解決方案的轉變，滿足了市場對智能化、可持續技術的迫切需求。通過融合AI算法，第五代ST Presence對于PC的用戶體驗實現了一系列的升級。

離席鎖屏(Walk-Away Lock)：兼顧安全與節能

離席鎖屏功能通過ToF傳感器和專有的Presence AI網絡，實時監測用戶是否在設備前。當用戶離開時，系統迅速鎖屏以保護數據安全，并在一秒內將設備切換至低功耗睡眠模式。Olivier Lemarchand強調，Presence AI能夠精準區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航。

自適應調光(Adaptive Dimming)：智能節能新標桿

自適應調光是第五代ST Presence的獨有功能，利用頭部方向識別(HOR)AI網絡監測用戶視線。當用戶未注視屏幕時，系統自動降低屏幕亮度，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像素的距離數據，無需攝像頭即可實現，既保護隱私又優化了能效。這一創新在不犧牲用戶體驗的前提下，將節能推向了新的高度。

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

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時間，判斷是否有人窺視屏幕，并在必要時向用戶發出警告。Olivier Lemarchand表示，這一功能通過AI算法分析距離數據，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，結合Presence AI和頭部方向AI網絡，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，系統自動喚醒并觸發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。”這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自主研發的第四個AI網絡支持，完全在邊緣運行。Olivier Lemarchand特別提到，ST通過一個公開的網頁邊緣AI工具開放了這一AI網絡，開發者可利用該工具捕捉新手勢數據并在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系統的發展，還為ST Presence的未來應用拓展了可能性。

姿勢檢測：關注用戶健康

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與醫學專家合作，開發了基于ToF傳感器和Posture AI網絡的姿勢檢測功能，通過分析64區距離數據判斷用戶是否保持健康坐姿，并在檢測到不良姿勢時發出提醒，鼓勵用戶調整姿勢或短暫活動。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。

能效與環境影響：從微觀到宏觀的變革

第五代ST Presence的能效表現尤為引人注目。Herve Grotard在發布會上指出，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。這種規模化的節能潛力對環境保護具有深遠意義。

從企業角度看，ST Presence的低功耗和隱私保護特性有助于提升環境、社會和治理(ESG)評分，這對吸引投資和增強市場競爭力至關重要。Herve Grotard強調，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，降低了開發成本和上市時間。這為PC制造商提供了顯著的競爭優勢。

第五代ST Presence的開發是一項復雜的系統工程。Olivier Lemarchand透露，ST進行了四次全球數據采集，迭代了25次解決方案版本，收集了數千個數據日志，包括員工提供的坐姿和動作數據。這些數據為四個AI網絡的訓練提供了基礎，確保其在低分辨率距離數據上的高精度。ST的預處理技術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的發布彰顯了ST在ToF領域通過創新方案設計與先進AI算法融合取得的持續技術突破。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、工業設備等更多場景。隨著空間計算和個人機器人等新興技術的發展，ToF和AI的結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測功能，以進一步豐富用戶體驗。

ST還計劃通過持續優化AI算法和傳感器技術，進一步降低功耗并提升性能。Herve Grotard強調，ST的碳中和目標(計劃于2027年實現)將推動其開發更多可持續技術，而ST Presence正是這一使命的重要體現。

25年的技術積淀，全球全鏈條制造能力布局

David Maucotel強調，ST的影像產品在全球市場表現卓越：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。這些產品均由ST自有工廠生產，確保了供應鏈的穩定性和品質控制。

ST影像部門的發展始于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的市場基礎。隨著諾基亞業務的衰退，ST通過技術多元化戰略推出了FlightSense品牌。FlightSense基于ToF技術，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持續推進FlightSense技術的研發，新增全局快門技術(廣泛應用于高端手機的人臉識別)和環境光傳感器等創新產品組合。近年來，ST將業務重心從智能手機擴展至筆記本電腦和大眾市場，開發了多區ToF傳感器(從單點到256區)和超表面光學技術，進一步提升了測距精度和模塊小型化水平。這些技術不僅服務于消費電子，還在汽車駕駛艙監測等場景中展現了跨行業的應用潛力。

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、英國愛丁堡等研發中心，配合中國、韓國、亞太和美國的現場應用工程師和業務開發團隊，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，覆蓋從設備架構設計到最終產品制造的完整流程。這種垂直整合能力不僅降低了生產成本，還確保了產品性能的穩定性與一致性。

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3D堆疊技術，通過混合鍵合在晶圓頂部形成像素陣列，底部集成數據處理單元。這種技術顯著降低了芯片尺寸和生產成本，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品競爭力。例如，其光學傳感器支持高動態范圍和基于事件的攝像頭功能，結合超低功耗和自主喚醒模式，提升了數據處理效率和安全性。最重要的是，ST構建了強大的生態系統，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賦能進一步優化產品表現。

結語

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行業的智能交互與能效標準。通過離席鎖屏、自適應調光、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，還為環境保護和企業ESG表現做出了貢獻。Herve Grotard在發布會上總結道：“ST Presence讓技術為生活帶來更多可能。”這一解決方案不僅滿足了現代用戶的需求，更為智能、可持續的計算未來鋪平了道路。

David Maucotel在演講中強調，ST影像部門的愿景是通過技術創新和生態系統協作，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，結合ToF技術和邊緣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、工業和智能家居，ST的影像技術正在重塑多場景應用的未來。