Sensori di immagine a bassissimo consumo per dispositivi Edge AI

STMicroelectronics ha introdotto una nuova generazione di sensori di immagine a bassissimo consumo progettati per consentire una visione embedded continua in sistemi elettronici compatti. I sensori VD55G4 (monocromatico) e VD65G4 (RGB) sono destinati ad applicazioni che richiedono percezione visiva permanente con forti vincoli di consumo energetico e dimensioni, tra cui wearable, dispositivi di realtà estesa e nodi IoT intelligenti.

Visione always-on in sistemi a bassa potenza
I nuovi sensori ampliano la famiglia BrightSense con un focus sulla visione Edge AI e su architetture basate su microcontrollori. Integrano una tecnologia a otturatore globale con un’architettura detect-and-wake, che consente di monitorare continuamente una scena riducendo al minimo il consumo energetico.

Questo approccio permette un funzionamento event-driven, in cui il processore principale viene attivato solo quando vengono rilevati cambiamenti rilevanti. Ciò riduce la necessità di uno streaming continuo dei dati e abbassa il consumo energetico complessivo del sistema, aspetto fondamentale per dispositivi alimentati a batteria o tramite energy harvesting.

I sensori operano con una risoluzione di circa 800 × 700 pixel a 10 fotogrammi al secondo e possono consumare fino a dieci volte meno energia rispetto ai sensori global shutter convenzionali in condizioni comparabili. Questa efficienza deriva da un design ottimizzato dei pixel, circuiti di lettura a basso consumo e una modalità dedicata always-on.

Applicazioni in wearable, XR e dispositivi intelligenti
I sensori VD55G4 e VD65G4 sono progettati per applicazioni in cui i sistemi di visione embedded devono funzionare continuamente senza compromettere l’autonomia energetica.

Nei wearable, consentono funzionalità come rilevamento della presenza, riconoscimento dei gesti e notifiche contestuali, mantenendo un’autonomia giornaliera della batteria. La compatibilità con microcontrollori a basso consumo semplifica la progettazione del sistema.

Nei visori AR/VR e XR, supportano il tracciamento spaziale e la percezione dell’ambiente. L’otturatore globale elimina gli artefatti di movimento, risultando essenziale per interazioni precise in ambienti immersivi.

Negli elettrodomestici intelligenti, nei dispositivi medicali e nei sistemi IoT industriali, i sensori permettono l’elaborazione locale dei dati, riducendo la dipendenza dal cloud. Questo comporta minore latenza, maggiore privacy ed efficienza energetica. La loro elevata efficienza li rende inoltre adatti a sistemi alimentati da energia solare o altre forme di energy harvesting.

Architettura del sensore e integrazione
I sensori sono realizzati con un’architettura a semiconduttore 3D stacked che combina tecnologie di processo a 65 nm e 40 nm su wafer da 300 mm. Questo approccio separa lo strato fotosensibile da quello logico, ottimizzando sia la qualità dell’immagine sia il consumo energetico.

Il formato ottico compatto e l’elaborazione d’immagine integrata riducono la necessità di componenti esterni, abbassano i costi di sistema e facilitano l’integrazione in progetti con vincoli di spazio. Le interfacce sono ottimizzate per il collegamento diretto a microcontrollori e piattaforme System-on-Chip a basso costo.

Ecosistema di sviluppo per la visione embedded
STMicroelectronics offre un ecosistema di sviluppo che include schede di valutazione compatibili con piattaforme STM32 e Raspberry Pi, moduli camera, driver software e un kit di sviluppo software.

Questi strumenti consentono una rapida prototipazione e implementazione di soluzioni di visione always-on, in particolare in ambienti Edge AI in cui l’elaborazione avviene localmente.

Posizionamento nel mercato dei sensori di immagine
Rispetto ai sensori global shutter tradizionali, generalmente ottimizzati per qualità d’immagine e velocità, i modelli VD55G4 e VD65G4 si distinguono per l’efficienza energetica e il funzionamento event-driven. Si collocano quindi nel segmento in crescita della visione Edge AI e dei sistemi IoT a basso consumo.

Combinando basso consumo, compatibilità con microcontrollori e integrazione compatta, questi sensori rispondono a esigenze non completamente coperte dalle soluzioni di imaging tradizionali orientate alle alte prestazioni.

Modificato dalla giornalista industriale Sucithra Mani con l’assistenza dell’IA.

www.st.com