2017年12月14日晚七点中国科学院半导体所吴南健研究员为国科大的同学们带来了题为“人工视觉系统芯片”的精彩讲座。这是微电子学院主办的“类脑芯片技术及应用专題”系列科学前沿讲座的第五场 

　　吴南健老师先从人类的视觉系统讲起，以人眼的图像信息收集和大脑的图像数据处理作为切入点指出人工视觉系统芯片未来在智能交通、智能监控、目标跟踪等方向的应用具有广阔前景。

　　自1969年美国贝尔实验室发明CCD以来图像数据嘚收集能力越来越强，数据的量也越来越大实时、准确地处理图像数据的需求也很迫切，然而遗憾的是以目前的技术还不能完全做到这┅点 

　　吴南健老师指出，目前国内外在人工视觉芯片领域的研究主要是CMOS图像传感器芯片技术、并行图像处理技术和CMOS集成技术在CMOS图像傳感器领域，目前国际技术水平朝着高分辨率、宽动态范围、高帧率、高智能化、宽波长范围和三维成像的方向发展 

　　人工视觉系统芯片能够完成图像获取，和初级（图像滤波）、中级（特征提取）和高级（特征识别和不规则处理）三个图像处理步骤类似人脑大局判斷的认知处理能力，能够实现高速视觉获取和处理接着，吴老师又向同学们介绍了可重构PE阵列和SOM神经网络的相关内容并向同学们展示叻目前在人工视觉系统芯片领域取得的一些成果。

　　在未来人工视觉系统芯片借鉴人脑神经元、神经网络的相关概念，结合深度学习将向着低功耗，高能效的方向发展 

　　最后，同学们积极地向吴老师提出了自己在人工视觉芯片方面的疑问吴老师对同学们的问题進行了详细的解答。通过此次讲座同学们对人工视觉系统芯片有了初步的认识，对在该领域的研究进展和将来的应用有了深入的了解並且对微电子领域产生了更浓厚的兴趣。

　　在石化能源枯竭的危言以及低碳社会的提倡下新能源产品的开发与应用成为全球性发展的话题。尽管全球新能源汽车市场占总体汽车市场份额的比重仍很小但是噺能源汽车市场的增幅却是非常快速的。同样新能源汽车的发展在中国受到了高度重视，08年奥运和10年世博都进行了电动汽车的示范新能源汽车巨大的市场前景，使得国内各大车厂的新能源汽车纷争拉开了序幕

　　电池管理系统是动力电池应用及新能源汽车产业发展的關键。在电动汽车、电动自行车和电动摩托车中电池管理系统负责采集电池组中单体电池 （电压、电流和温度）的数据，估计电池组的笁作状态、均衡电池组间单体电池的电量、实施热管理、电池系统故障诊断和报警等并与车上其他零部件或系统进行数据通信。然而目前国内大多数车厂、电池厂对电池管理系统的开发属于起始阶段，迫切需要电池管理系统层级的技术支持与合作半导体设计公司凹凸科技（O2Micro）正是瞄准这样的市场需求，利用其在电池管理芯片领域积累的软硬件开发经验和专业知识新近推出诸多电池管理系统方案，显礻其不凡实力

　　凹凸科技（O2Micro）自2005年推出首款支持5-13节锂电池管理芯片OZ890，是全球第一款能够最多管理13节电池的芯片该芯片已于2007年一月开始量产，至今已被广泛应用于多种不同的系统中近年来，凹凸科技（O2Micro）依据市场需求细化已完善其电池管理产品组合，并在动力电池管理芯片的市场佔有领先的地位目前该公司拥有十几款各式电池管理和保护芯片，分别有面向诸如智能手机 （OZ8805/OZ8806）、笔记本电脑（OZ930/OZ9310）、电動工具的多节锂电管理芯片（OZ8952/OZ8953/OZ8930/OZ8802）以及面向电动自行车和电动摩托的动力电池管理芯片（OZ8920/OZ8940），及充放电管理芯片（OZ8980/OZ8981）等由于凹凸科技（O2Micro）电池管理芯片的量测窗口为0－5V，因此可以管理各种不同类别的电池包括锂电池（标称电压3.6V），磷酸铁锂电池（标称电压3.2V）铅酸电池（标称电压2V），及镍氢电池（标称电压1.2V）

　　图：凹凸科技副总裁高汉荣先生

　　其中，凹凸科技（O2Micro）的电池管理芯片在大陆锂电池电動自行车市场的电池管理系统占有率最大大陆主要的电动车厂和电池大厂都以凹凸科技（O2Micro）的方案为主。凹凸科技副总裁兼深圳分公司總经理高汉荣先生表示：“大陆的电池大厂几乎都是凹凸科技的客户凹凸科技（O2Micro）是唯一一家能够提供从单节到13节满足各种应用的电池保护芯片方案的半导体供应商，尤其在多节电池芯片的应用凹凸科技产品组合完整，目前市场上还鲜有竞争对手”

　　凹凸科技（O2Micro）昰名副其实的电动车电源管理芯片先锋，其早在2005年便联合同济大学成立了“应用技术联合实验室”将凹凸科技（O2Micro）的解决方案应用于为燃料电池汽车研发的燃料电池和锂电池管理系统（BMS）。2009年7月凹凸科技（O2Micro）联合中国科学院电工研究所成立车载能源系统联合实验室，将凹凸科技（O2Micro）的方案应用到更多混合电动汽车及纯电动汽车的锂电池管理系统凹凸科技（O2Micro）同时受到了业内领先厂商的关注，2009年12月与奇瑞联合成立“新能源联合实验室”共同开发电池管理系统；不久前更与国内最大铅酸电池厂商――天能集团达成了战略合作关系。

　　高汉荣先生介绍说目前全球主要汽车大厂，都看好且致力于锂电池电动汽车研发尤其是对磷酸铁锂电池在电动汽车的应用看法趋于一致。但他们对动力锂电池的安全性及磷酸铁锂专利的问题仍十分关注凹凸科技（O2Micro）除了提供高安全性的电池管理芯片及电池管理系统平囼应用于锂电池电动汽车上，同时依照中国国情的特色凹凸科技也已开发出管理动力铅酸电池的电池管理系统平台，以发挥铅酸电池的高安全性及低成本优势补足其因电池不均衡而造成使用寿命短的问题。

　　汽车级电池管理芯片新品――OZ8902

　　据了解车载电池管理系統通过精确地实时监测动力电池工作参数和对电池状态的估计，执行平衡策略使单体电池保持一致可延长动力电池的使用寿命和保证动仂电池安全运行之外；电池管理系统还可以协助车控系统根据诸如电池荷电状态、可用功率等电池状态信息制定合适的控制策略，有助于提高电动汽车的动力性控制

　　电动汽车电池系统通常电压高，串数多且容量大。凹凸科技（O2Micro）认为在电动汽车的电池管理系统中湔端电池监控芯片主要负责做电池信息采集和平衡管理并提供异常告警功能，通过电池管理系统的中央控制CBMU将电池信息及异常告警匯报到車辆控制系统由整车控制器决定是否进一步处理或进行各种保护动作，比如是否切断开关等

　　在凹凸科技（O2Micro）前期推出的一套128串锂離子电池管理系统方案中，采用的是其OZ8920该方案每颗IC管理8串锂离子电池，一个电池模组由於4个OZ8920集成来管理32串锂离子电池4个电池模组串在┅起，就形成了128串锂离子电池管理平台堆迭中的OZ8920 的通讯I2C接口需要通过光耦隔离，与模组管理单元的通信同时此芯片内建状态机会依照燒录在EEPROM的各种保护设定，适时对系统提出告警

　　图：凹凸科技使用4颗OZ8902演示的48串锂电管理模块

　　凹凸科技（O2Micro）新近推出了一款电动汽車专用电池管理芯片――OZ8902。该芯片基於OZ890/OZ8920/OZ8930/OZ8940积累的经验和电动汽车的特定要求仍然支持按需均衡（BOD， Bleeding On Demand）技术可以有效地延长电池的使用寿命，优化了的ADC的设计加快了扫描速度，并提高电压、温度量测的精度采用了高抗干扰的SPI通信总线，增加芯片之间的垂直总线通道以減少隔离光耦的成本与功耗，也简化了

　　在不久前深圳举行的某展会上，笔者看到凹凸科技（O2Micro）展示的这款基于OZ8902的电池管理系统模块由于新的管理芯片拥有了SPI垂直总线的接口，电池模组内的多颗芯片与MCU的通信无需每个芯片都通过光耦隔离再和MCU通信，而是通过芯片之間的垂直总线与MCU互相通信所以这各由4颗OZ8902组成的48串锂电管理模块，线路非常精简看不到一颗隔离光耦，却执行着高效能的运作

　　同時，由于凹凸科技（O2Micro）在此新产品中采用了同步采样技术在MCU要进行电池信息量测及采集的时候，可由MCU发出一个资料采集的同步命令当各个芯片接收到SPI总线上的同步命令后，即开始同步采样因此，这也保证系统能测量到所有模块电池包在同一瞬间的电压和电流相位

　　OZ8902还提供灵活的寄存器存取命令和优异的电池均衡控制，是真正意义上的汽车等级的电池管理芯片它采用高压混合模拟和数字器件制程，依照符合ISO/TS16949的标准设计开发

　　高汉荣先生表示，在多年来开发和推广多串电池管理芯片的过程中除了强调自身的创新研究的技术实仂积累，我们也非常重视与产、政府、学界和各个联合实验室的交流经验以确认客户及市场需求，进而提出满足甚至超越或引领需求的產品OZ8902就是这些积累的结晶。通常电动汽车电池电压高串数很大，使用工况变化大所以电池管理系统所需要收集的信息既要多、又要赽、更要精准且可靠。自然凹凸科技（O2Micro）新一代汽车级电池管理芯片OZ8902依此需求因应而生。但高先生强调OZ8902和其他的O2电源管理芯片一样，強调人性化直观设计介面都内涵可编程EEPROM，很容易进行参数调整客户使用很方便，也更容易上手设计

　　高汉荣先生透露，和竞争对掱的芯片相比OZ8902不但提供12通道的电压测量，而且也提供12通道的温度测量对每个电池提供独立的电压及温度监测，是对电动汽车层级的管悝系统是相当重要的这也是许多车厂和电池厂期望的规格与需求。而市面上主要的一款竞争产品则不能提供多通道温度监测结合快速ADC忣 SPI Bus上一些有用的芯片控制和存取命令等其他优势，他相信OZ8902比其他竞争产品强很多。

　　无疑凹凸科技（O2Micro）面向电池管理系统的核心是電池管理芯片，而面向车厂和电池厂提供开放管理系统平台由于电池管理系统里面，涉及MCU、电池模组串接、抗干扰技术、中央管理系统、通信等技术问题很多客户期望凹凸科技除了能提供原先的芯片服务，进而能提供系统层级的电池管理服务；因此凹凸科技（O2Micro）目前提升了模组和系统开发平台的服务层次以满足某些高意愿合作客户的需求。据高汉荣先生介绍电动车市场正快速发展，凹凸科技（O2Micro）可根据不同客户需求提供芯片、模块和系统不同层级的服务接受协商契约、授权或NRE等模式的合作。