AI视觉处理器爆发，算力功耗优势明显

如果要讨论人工智能在这两年最为火热的应用方向,智能穿戴、智慧交通、智能制造、智慧社区、智慧城市必定榜上有名,它们的共同之处在于,需要机器通过AI赋能去“看清”和“看懂”海量的画面信息。因此,机器视觉的广泛应用,带来了对AI视觉处理器的巨大需求。

这一点可以从市场得到最直接的反映:目前视觉处理器市场整体规模在170亿美元至180亿美元的区间,同时也是人工智能领域最大的技术与应用类别。值得注意的是,这条赛道上并非只有美国芯片厂商和中国的互联网巨头,受益于中国加码半导体产业,以及发展数字经济带来的巨大需求,国产芯片正在迎来百花齐放、蓬勃发展的良好局面。

被官方推荐的国产芯片:AI视觉处理器爆发,算力功耗优势明显

2019年10月,国家大基金二期投入万亿资本,对半导体产业投入了前所未有的扶持力度。次年8月,国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,释放财税、投融资、研发、进出口、人才、知识产权等多方面政策红利,表明了我国对于集成电路产业的高度重视和决心。

与此同时,各类芯片论坛、峰会、学术交流会议正在成为国产芯片推介的重要窗口,尤其是具有官方性质的会议。在这些场合亮相的国产芯片往往需要满足很多苛刻的条件,比如要在性能或框架上具备突出优势、已经落地量产进入实际应用阶段、公司被资本看好获得多轮投资等。

在刚刚结束的松山湖中国IC创新高峰论坛上,就推出了8款最新的国产芯片,均来自国内初创企业,涵盖了FPGA、工业控制网络芯片、视觉处理器芯片、语音交互芯片、存算一体芯片等。其中,来自爱芯科技的AX630A芯片引发关注。爱芯科技CEO仇肖莘博士在论坛上表示,爱芯专注于人工智能视觉处理芯片,“这是人工智能领域里的新赛道,AX630A则是这个赛道里一颗已经达到量产的端侧和边缘侧AI芯片。”

公开资料显示,爱芯科技成立于于2019年5月,致力于打造世界领先的AI芯片。其自研的第一颗高性能芯片AX630A用时9个月即实现流片,并一次成功。目前该芯片已交付客户评测,正在量产推广的过程中。

爱芯科技CEO仇肖莘

仇肖莘介绍,AX630A是一款高性能、低功耗的人工智能视觉处理器芯片,在功耗仅约3W的前提下,实现57．6TOPS@800MHz 2w4f的算力,等效算力达到28．8TOPS@800MHz INT4。在公开数据集下的不同网络运行速度对比,AX630A每秒处理帧数分别为3116和1356,远超其他同类芯片产品。

除了算力与功耗的优势,AX630A可支持4K@60fps的高分辨率和高清屏显,以及AI-HDR、AI-RLTM加持的优异画质,并支持20路1080p解码或8路1080p编码,可应用于智能摄像头、智能分析盒、智能加速卡、运动相机以及工业摄像头等硬件设备,适用于智能穿戴、机器人、摄像机等应用领域,这些也是未来很长一段时间内,视觉芯片的应用“大户”。

AI视觉处理器如何主打差异化?算法与硬件结合带来更优效果

此前,芯片行业给人的固有印象是“赢者通吃”,言PC芯片必称Intel、AMD,言手机芯片必称高通、联发科、海思。随着人工智能大潮的到来,芯片数量需求井喷的同时,又带来更垂直、更差异化的场景需求,这为芯片初创企业集中爆发提供了契机。

以机器视觉为例,一个典型的工业机器视觉系统包括:光源、镜头、相机 (包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元 (或机器视觉芯片)、图像处理软件、监视器、通讯、输入输出单元等,综合了模拟、数字电子、计算机、图像处理、传感器、机械工程、光源照明、光学成像等跨学科的前沿技术。

硬件往往决定着视觉系统的效果,近年来业界开始探索以AI算法与硬件深度结合的方式,提升芯片利用率,达到更好的视觉信息处理效果,同时降低功耗,以实现大规模商用。

举个例子,现在一些小区体育馆、大型活动已经应用了人脸安防识别系统,如果要保证人流的通过效率,就必须要求“又快又准”,如果不快,会造成排队时间延长,如果不准,又会造成识别错误。考虑到大规模商用的成本问题,硬件又不能是单纯地“堆料”。

于是,芯片企业开始探索将算法与硬件更加深度结合。以爱芯科技为例,AX630A将AI引入ISP,使ISP能够不断得到训练,突破传统ISP效率低的问题,使得画质增强,让图像更清晰,同时混合精度深度学习的应用,以及专有网络加速单元,让芯片与算法之间更“妥帖”。AX630A的存算协同设计可减少DDR读写,节省了内存带宽,VPU(新视觉处理单元)可实现智能视频编码,高效视频压缩,节省视频存储。此外,NPU的设计可以替换ISP pipeline的任意模块,带来边缘和端侧的超大算力,提升相关性能。

从产品演示来看,爱芯AX630A可以带来更加优异的图像画质与视频效果,并且在超大规模人脸&人体准确实时检测识别上表现较好,以及针对人车分离的多路视频结构化处理能力。在爱芯科技押注的这条赛道上,AX630A可以带来较强的竞争力。

巨头与初创都在讲自己的故事国产芯片赛道格局尚不明朗

值得注意的是,松山湖中国IC创新高峰论坛作为一个国产芯片推介平台,由中国半导体行业协会集成电路设计分会主办,截至2021年4月,已有52家公司在其平台上亮相,其中11家完成上市、28家获得融资、3家正在上市进程中、6家获得大基金投资,还有4家被并购,总量产率达到了91%。

不久前,爱芯科技宣布接连完成Pre-A、A两轮融资,总金额达数亿元人民币。仅2021年一季度,人工智能行业共发生融资事件329起,披露的融资金额为510．7亿元,预测2025年AI芯片市场规模将超过300亿元。

AI初创企业投资火热,尤其是AI芯片企业备受资本青睐,也印证市场格局尚未明朗,远未到“赢家通吃”的局面。据统计,今年以来单笔融资超过10亿人民币的有7起,涉及6家芯片公司,加起来融资金额已接近200亿人民币。

其中,今年获得新融资的17家公司中,超过半数涉猎云端AI芯片。启明创投合伙人周志峰就表示,随着人工智能的市场普及和应用落地的加速,相信越来越多人工智能能力的部署将转移到边缘侧和端侧:“边缘侧和端侧场景百花齐放,需求千差万别,这样的赛道非常适合爱芯科技等创业公司。”

当前,AI芯片产业已有很多巨头进入,但并不意味着“游戏结束”。复杂场景的适配性和高要求,让大部分玩家都站在了同一起跑线上,能不能打好差异化这张牌,就成了初创企业的成功关键。爱芯科技CEO仇肖莘就表示,爱芯科技在智能IoT领域会有更多的机会,关键在能将算法与芯片结合,以适应场景复杂、数据海量、功耗降低的需求。实际上,这也是大部分AI芯片初创企业的共识。

目前,初创企业已经成为中国发展人工智能产业链的重要组成部分,同时开始摆脱“PPT造芯”的固有印象,并非单纯地跑性能数据,而是与人工智能落地场景深度结合,更注重实用性与差异化。国产AI芯片百花齐放的局面,是整体行业及国家层面所乐见的,也有助于打造中国在人工智能时代的竞争力,让人们加速进入“未来生活”。