意法半导体人体存在检测解决方案重塑PC智能交互

‍‍‍‍‍‍‍‍文章来源：21ic电子网

作者：刘岩轩

导读

在十年间，3D深度感知市场规模将实现超过2倍的增长，而我们正处于这场变革之中。据Yole数据，2020年这3D深度感知市场规模为67亿美金，2024年为95亿美金，而2030年将达到176亿美金。整个3D深感市场出现了爆炸式的增长，而主要推动力来自环境监测、生物识别和导航这些细分行业的发展。

作为3D深度感知市场的主要芯片供应商，意法半导体(STMicroelectronics，以下简称ST)近日隆重推出了第五代ST Presence人体存在检测(HPD)解决方案。这款基于FlightSense飞行时间(ToF)传感器与人工智能(AI)算法深度融合的创新技术，以低功耗、隐私保护和高集成度为核心，为笔记本电脑、个人电脑、显示器及多种智能设备带来前所未有的用户体验、安全性和能效提升。ST影像子产品部个人电子、工业与大众市场业务线总监David Maucotel、ST影像子产品部业务发展总监Herve Grotard和ST影像子产品部创新应用经理Olivier Lemarchand在发布会上详细展示了这一解决方案的突破性功能创新。从市场趋势、核心业务、历史传承到全球产能布局，全面展示了ST在ToF技术上的战略优势和独特价值主张，凸显其在消费电子、汽车、工业和智能家居等领域的广泛应用前景。

ToF一站式解决方案：从概念到现实的进化

ST Presence自2019年消费电子展(CES)首次亮相并斩获创新大奖以来，已历经五代迭代，成为PC行业中广受认可的交钥匙解决方案。最新发布的第五代ST Presence以其全面优化的硬件和软件集成，标志着ST在智能交互与节能技术上的又一次飞跃。Herve Grotard在发布会上指出，ST Presence的开发初衷源于PC客户对更长电池续航、更强安全性和更好用户体验的迫切需求。基于此，ST打造了一个集ToF传感器、AI算法和低功耗微控制器于一体的平台，广泛适配笔记本电脑、台式机、显示器、游戏主机、平板电脑、网络摄像头和投影仪等设备。

第五代ST Presence的核心硬件是VL53L8CP，这款8x8多区ToF传感器通过发射人眼不可见的红外光，测量光线从传感器到目标物体并返回的时间，从而精确计算64个区域的距离。相较于传统摄像头，这种非图像化的距离数据采集方式天生具备隐私保护特性，同时大幅降低计算需求，使其能够在低成本的STM32微控制器上高效运行，整体功耗低至2毫瓦以下。Herve Grotard强调，这一解决方案不仅简化了OEM厂商的集成流程，还通过与主流CPU、ISP和传感器集线器的无缝兼容，显著缩短了产品上市时间。

飞行时间技术(ToF：Time of Flight)是ST Presence的基石。Herve Grotard在发布会上详细介绍了其工作原理：ToF传感器发射红外光，击中目标物体后反射回传感器，通过测量光程时间结合光速计算距离。由于仅生成低分辨率的距离数据，ST Presence避免了传统摄像头可能引发的隐私问题。Olivier Lemarchand进一步补充，8x8的64区传感器能够实时构建目标区域的空间映射，为AI算法提供精确输入，从而实现从人体存在检测到复杂手势识别的多种功能。

这种低分辨率、高效率的设计不仅保护用户隐私，还显著降低了计算复杂度。ST Presence的算法和AI网络完全在边缘运行，无需依赖高功耗的CPU或GPU，也无需云端处理。这使得解决方案能够在小型微控制器上高效运行，保持超低功耗的同时实现强大的功能。Olivier Lemarchand表示，这种设计理念让ST Presence在性能、成本和能效之间达到了完美平衡，为PC行业树立了新的标杆。

第五代ST Presence：融合AI之力，颠覆PC交互体验

ToF技术以其高精度、低功耗和隐私保护特性，在PC、移动设备和智能家居领域展现出巨大潜力。第五代ST Presence引入了一系列创新功能，涵盖能效、安全性和用户交互三大领域，标志着ToF技术从单一传感器应用向复杂AI驱动解决方案的转变，满足了市场对智能化、可持续技术的迫切需求。通过融合AI算法，第五代ST Presence对于PC的用户体验实现了一系列的升级。

离席锁屏(Walk-Away Lock)：兼顾安全与节能

离席锁屏功能通过ToF传感器和专有的Presence AI网络，实时监测用户是否在设备前。当用户离开时，系统迅速锁屏以保护数据安全，并在一秒内将设备切换至低功耗睡眠模式。Olivier Lemarchand强调，Presence AI能够精准区分人体和非人体物体(如椅子或墙壁)，避免误操作。这种智能化的安全机制不仅提升了设备安全性，还显著降低了能耗，为用户带来更长的电池续航。

自适应调光(Adaptive Dimming)：智能节能新标杆

自适应调光是第五代ST Presence的独有功能，利用头部方向识别(HOR)AI网络监测用户视线。当用户未注视屏幕时，系统自动降低屏幕亮度，尤其在白天使用场景中可显著减少能耗。Olivier Lemarchand指出，这一功能仅依赖64像素的距离数据，无需摄像头即可实现，既保护隐私又优化了能效。这一创新在不牺牲用户体验的前提下，将节能推向了新的高度。

多人检测(Multi-Person Detection)：公共场景的安全卫士

在咖啡馆、机场等公共场所工作时，屏幕隐私往往成为用户担忧的问题。ST Presence的多人检测功能可识别主用户身后最多三人的视线方向和持续时间，判断是否有人窥视屏幕，并在必要时向用户发出警告。Olivier Lemarchand表示，这一功能通过AI算法分析距离数据，能够精确捕捉潜在的安全威胁，为灵活工作场景提供了强有力的保护。

注视唤醒(Wake-on-Attention)：无缝交互体验

注视唤醒功能是接近唤醒的升级版，结合Presence AI和头部方向AI网络，不仅能检测用户是否靠近设备，还能判断用户是否注视屏幕、准备交互。一旦确认用户意图，系统自动唤醒并触发Windows Hello登录，无需手动操作。Olivier Lemarchand描述道：“用户只需回到座位，看向屏幕，设备即可完成唤醒和登录。”这种流畅的无接触体验极大提升了便利性，同时保持低功耗。

手势与手部姿势检测：开启全新交互方式

第五代ST Presence支持两种手势交互：传统动作手势(如左右滑动、点击)和全新的手部姿势检测，可识别6到7种姿势，如“喜欢”或“不喜欢”。手部姿势检测由ST自主研发的第四个AI网络支持，完全在边缘运行。Olivier Lemarchand特别提到，ST通过一个公开的网页边缘AI工具开放了这一AI网络，开发者可利用该工具捕捉新手势数据并在STM32微控制器上部署定制化解决方案。这种开放性不仅加速了生态系统的发展，还为ST Presence的未来应用拓展了可能性。

姿势检测：关注用户健康

姿势检测是第五代ST Presence的又一亮点，目前处于概念验证阶段，计划于2026年正式部署。Olivier Lemarchand介绍，长时间的不良坐姿是PC用户的普遍健康问题，可能导致背痛或肌肉劳损。ST与医学专家合作，开发了基于ToF传感器和Posture AI网络的姿势检测功能，通过分析64区距离数据判断用户是否保持健康坐姿，并在检测到不良姿势时发出提醒，鼓励用户调整姿势或短暂活动。这一功能不仅提升了用户健康，还通过边缘处理确保了隐私和低功耗。

能效与环境影响：从微观到宏观的变革

第五代ST Presence的能效表现尤为引人注目。Herve Grotard在发布会上指出，该解决方案可将设备每日能耗降低20-30%，显著延长电池续航。以ST自身为例，若5万名员工的设备均采用ST Presence，每年可减少相当于118次巴黎至纽约航班的碳排放。若推广至全球26亿台PC，这一节能效果相当于每天为12.3万辆电动车充电，且不增加碳排放。这种规模化的节能潜力对环境保护具有深远意义。

从企业角度看，ST Presence的低功耗和隐私保护特性有助于提升环境、社会和治理(ESG)评分，这对吸引投资和增强市场竞争力至关重要。Herve Grotard强调，ST Presence的交钥匙设计简化了OEM厂商的集成流程，无需额外的光学或计算基础设施，可以与主流平台无缝兼容，降低了开发成本和上市时间。这为PC制造商提供了显著的竞争优势。

第五代ST Presence的开发是一项复杂的系统工程。Olivier Lemarchand透露，ST进行了四次全球数据采集，迭代了25次解决方案版本，收集了数千个数据日志，包括员工提供的坐姿和动作数据。这些数据为四个AI网络的训练提供了基础，确保其在低分辨率距离数据上的高精度。ST的预处理技术和边缘计算方法使解决方案能够在小型微控制器上高效运行，无需高性能CPU或GPU支持。

第五代ST Presence的发布彰显了ST在ToF领域通过创新方案设计与先进AI算法融合取得的持续技术突破。Herve Grotard表示，ST Presence已集成到超过280款PC型号中，未来将进一步扩展到智能家居、工业设备等更多场景。随着空间计算和个人机器人等新兴技术的发展，ToF和AI的结合将开启更多可能性。Olivier Lemarchand补充，姿势检测功能将在2026年正式部署，同时ST正在探索新的手势类型和健康监测功能，以进一步丰富用户体验。

ST还计划通过持续优化AI算法和传感器技术，进一步降低功耗并提升性能。Herve Grotard强调，ST的碳中和目标(计划于2027年实现)将推动其开发更多可持续技术，而ST Presence正是这一使命的重要体现。

25年的技术积淀，全球全链条制造能力布局

David Maucotel强调，ST的影像产品在全球市场表现卓越：全局快门摄像头市场份额全球第一，ToF模块和3D传感器累计出货超20亿颗，环境光与接近传感器出货超5亿颗，超表面光学晶圆出货超2.5亿片。这些产品均由ST自有工厂生产，确保了供应链的稳定性和品质控制。

ST影像部门的发展始于1999年对苏格兰Vision公司的收购，开启了其在机器视觉和光学技术领域的探索。2003年，诺基亚手机的普及推动了摄像头市场的黄金时代，ST借此奠定了影像技术的市场基础。随着诺基亚业务的衰退，ST通过技术多元化战略推出了FlightSense品牌。FlightSense基于ToF技术，提供高性能、低成本的测距解决方案，在安卓手机的自动对焦辅助功能中获得广泛应用。

自2017年起，ST持续推进FlightSense技术的研发，新增全局快门技术(广泛应用于高端手机的人脸识别)和环境光传感器等创新产品组合。近年来，ST将业务重心从智能手机扩展至笔记本电脑和大众市场，开发了多区ToF传感器(从单点到256区)和超表面光学技术，进一步提升了测距精度和模块小型化水平。这些技术不仅服务于消费电子，还在汽车驾驶舱监测等场景中展现了跨行业的应用潜力。

ST影像部门的全球布局是其竞争力的重要支柱。前端制造方面，ST在法国克罗尔、鲁赛和新加坡设有三个晶圆制造厂及电子晶圆检测厂。后端制造则依托中国深圳和卡兰巴的工厂，负责模块组装和测试。全球超过800名工程师分布在法国格鲁诺布尔、英国爱丁堡等研发中心，配合中国、韩国、亚太和美国的现场应用工程师和业务开发团队，为客户提供本地化支持。

David Maucotel指出，ST是全球少有的全链条集成设备制造商，覆盖从设备架构设计到最终产品制造的完整流程。这种垂直整合能力不仅降低了生产成本，还确保了产品性能的稳定性与一致性。

ST影像部门的成功离不开其独特价值主张。首先，ST在12英寸晶圆上实现3D堆叠技术，通过混合键合在晶圆顶部形成像素阵列，底部集成数据处理单元。这种技术显著降低了芯片尺寸和生产成本，同时提升了灵敏度和计算能力。其次，ST提供一站式交钥匙解决方案，在整合无源器件、激光器、微光学和基板于微模块中，深圳工厂的集成能力在市场上独树一帜。

此外，ST通过差异化功能增强产品竞争力。例如，其光学传感器支持高动态范围和基于事件的摄像头功能，结合超低功耗和自主唤醒模式，提升了数据处理效率和安全性。最重要的是，ST构建了强大的生态系统，涵盖光学封装、模块设计、评估套件和配套设计服务，助力客户快速进入市场。与此同时，ST的微控制器(STM32系列)、射频、MEMS和模拟电源等部门协同工作，为客户提供完整的传感器与计算解决方案，通过AI赋能进一步优化产品表现。

结语

第五代ST Presence解决方案以其低功耗、隐私保护和高集成度的特性，重新定义了PC行业的智能交互与能效标准。通过离席锁屏、自适应调光、多人检测、注视唤醒、手势识别和姿势检测等功能，ST不仅提升了用户体验和安全性，还为环境保护和企业ESG表现做出了贡献。Herve Grotard在发布会上总结道：“ST Presence让技术为生活带来更多可能。”这一解决方案不仅满足了现代用户的需求，更为智能、可持续的计算未来铺平了道路。

David Maucotel在演讲中强调，ST影像部门的愿景是通过技术创新和生态系统协作，为终端客户提供卓越价值。第五代ST Presence解决方案便是这一愿景的生动体现，结合ToF技术和边缘AI，为消费级人体存在检测提供了低功耗、隐私保护的智能交互体验。从智能手机到汽车、工业和智能家居，ST的影像技术正在重塑多场景应用的未来。