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          安防創新百人會丨華夏芯“救芯”之路:用AI系統級芯片革命傳統安防

          李論
          2018-05-05 · 14:21
          [ 億歐導讀 ] 李科奕表示:“將通用計算與專用計算協同起來的異構計算才是未來芯片設計的主流趨勢,也是華夏芯開展創新業務的基本邏輯”。他認為,未來大多數的用戶選擇的一定是一個高集成度的系統級芯片,而不是多個功能級芯片的組合。
          華夏芯董事長李科奕,人工智能,芯片,安防,異構計算,SoC芯片

          作者:李論

          芯片,一直是我國科技發展最大的絆腳石。

          “造不如買,買不如租”,我國的芯片長期依賴進口,誰都不愿意去做“造芯”這件費力費錢卻不討好的事情。2017年,我國進口芯片3770億塊,同比增長10%;進口額為2601.4億美元,同比增長14.6%。而當年,我國芯片出口數量為2000億快,出口額668.8億美元,同比增加9.8%。

          問題終究會爆發,我們不能一直自欺欺人。2018年4月16 日,美國商務部宣布“封殺”中興通訊,全面禁止美國公司向其銷售零部件、商品、軟件和技術,該禁令直到2025年3月13日方能解除。如夢初醒,中國自主“造芯” ,不能再拖下去了。仔細想想,泱泱大國為何會在芯片這一領域受制于人?原因有三:原創技術、制造工藝以及資金。其中,“原創”一直是行業人士最為困擾的一環。中國為何缺少原創芯片公司?芯片創企從哪些領域切入市場最為妥當?

          為解答以上問題,億歐采訪了華夏芯(北京)通用處理器技術有限公司,該公司是中國唯一一家擁有全部自主CPU、DSP、GPU、AI IP的高端異構計算芯片設計公司,核心業務除IP授權外,還針對以安防為代表的某些特定領域提供定制化芯片以及人工智能應用解決方案。對于一個創新型公司來說,為什么要自主研發芯片?為什么以安防領域為切入點?

          華夏芯式“救芯”之路

          為什么要自主研發芯片?華夏芯董事長李科奕向億歐表示:目前芯片行業面臨的最大挑戰在于設計復雜集成電路的成本正在快速增加,扼殺了應用的定制化設計能力。隨著集成電路工藝制程越來越先進,IP越來越復雜,設計團隊越來越龐大,產品開發周期越來長,相應的研發投入越來越高,而市場卻呈現碎片化、定制化的趨勢。以華夏芯設計的一款最新的安防監控SoC芯片為例,里面包含了CPU、DSP、CNN等處理器IP。傳統設計思路是將不同供應商的處理器IP“拼”在一起的,因此,芯片的設計和使用是一個很大的困難,具體體現在三個方面:

          首先是設計難度大,想要將不同來源的IP進行協同計算,勢必是一個很大的挑戰;

          其次是每一套IP都需要有一個單獨的團隊來學習和維護,導致芯片設計公司的研發團隊變得十分龐大;

          最后是使用難度大,用戶針對不同廠家的處理器IP,需要開發大量的底層驅動程序,芯片上的編程、測試、應用開發的門檻很高。

          正因為以上三點原因,這樣復雜的SoC芯片設計,只有華為等大公司才能去碰觸。初創公司想要涉足,就一定要找到一種創新思路。

          創新并不是憑空想象,而是要結合市場與技術發展趨勢,進行合理的探索。比方說AI,谷歌新任董事長、計算機架構大師Hennessy就認為:采用異構計算架構成為AI芯片設計趨勢。所謂的異構計算——即將通用計算單元與專用計算單元結合起來。通俗地說,指的是一塊芯片系統中,中央處理器(CPU)、圖像處理器(GPU)、信號處理器(DSP)、AI專用處理器等通用計算和專用計算單元在物理設計和編程使用上能夠高效融合、協調。這樣的設計,既可以通過通用計算支持算法升級上的靈活性,又可以有效利用專用計算單元在特定算法上的超強計算效率。

          清華大學微電子所所長魏少軍認為,設計AI專用芯片的公司在未來難以存活下去,因為AI專用芯片很可能會被集成到系統級芯片(SoC)里去。用戶并不需要將僅具有特定AI功能的芯片孤懸在外,畢竟高集成度的SoC芯片帶來的體積小、功耗低、成本低才是用戶最想要的產品形式,才是符合過去幾十年芯片市場規律的產品。

          上述觀點,李科奕表示完全認同:“將通用計算與專用計算協同起來的異構計算才是未來芯片設計的主流趨勢,也是華夏芯開展創新業務的基本邏輯”。李科奕表示,未來大多數的用戶選擇的一定是一個高集成度的系統級芯片,而不是多個功能級芯片的組合。從手機芯片設計發展的歷史來看,過去單獨的攝像處理功能的芯片,最終被集成到手機的主芯片中去了。得系統級芯片者得天下,AI這個功能也一定會被集成到系統級芯片中去。

          鋪墊了這許多,華夏芯的創新到底是什么?華夏芯是全球第一家提供一站式CPU+GPU+DSP+AI的處理器IP核平臺的公司,也就是說,未來SoC芯片廠商可以從華夏芯獲得全套的CPU、DSP、GPU、AI的IP核。華夏芯的IP核從指令集、微架構到工具鏈均具有自主知識產權。同時,華夏芯還可為終端用戶提供SoC定制設計服務。

          這些業務決定了華夏芯的兩類用戶:一種是產品廠商例如??低?,華夏芯可以幫助其定制芯片;另一種是芯片設計公司,華夏芯可以提供IP授權服務。

          華夏芯的目標是將AI集成到系統芯片中去,降低客戶的設計研發周期、芯片和系統成本、以及產品開發門檻。因此其應用領域也圍繞人工智能場景進行拓展,主要包括視覺、語音以及雷達等信號處理。

          “救芯”要先自立,華夏芯如何站穩腳跟?

          初創公司憑什么大談創新?

          中國芯難創新,這是業內不得不承認的事實。自從英特爾、ARM等大型芯片公司進入中國,并最終壟斷了中國市場,芯片依賴進口這一情況越來越嚴重,大環境下,我國也很難形成一套成熟的芯片知識體系。多少學者多少公司前赴后繼也沒能成功的事情,為何華夏芯成功了?

          李科奕表示,華夏芯的后發優勢在于架構創新。例如,如果一家大型的芯片公司延續很多年前的工藝條件下的架構進行芯片設計,那么它將很難丟掉原有的技術積累再做創新,也很難放棄原有的客戶積累推倒重來。而華夏芯,自創立之初,便分析了所有傳統指令集的優缺點,基于現代工藝和處理器架構進行了創新設計,自主設計了一套指令集、微架構,其知識產權十分完整。

          當然,事物總是具有雙面性,華夏芯沒有傳統企業難以割舍的包袱,卻也缺少客戶積累與先天品牌。李科奕坦言,對于現階段缺少老牌處理器廠商所具備的生態優勢的華夏芯來說,創新更像是一種博弈。

          如果在未來,芯片使用在類似于PC一樣生態性很強的環境下,華夏芯必然難以生存。試想一下,要說服所有PC應用程序的設計者都改用華夏芯的指令,難度有多大?這是一個不可能完成的任務。

          那么,哪些領域才是華夏芯創新型芯片的戰場?肯定是與人工智能相關的新興應用領域,這些領域完全沒有針對CPU的生態壓力,而且對于異構計算具有強烈的需求。比方說,現在人工智能領域沒有出現壟斷企業,所有廠商都在同一起跑線上。即使ARM也采取和英偉達的開源CNN進行結盟,基于ARM CPU+英偉達DLA的架構進行市場推廣。而華夏芯作為中國本地企業,在商業模式上采取為客戶提供一站式的IP加定制設計的服務,無論是在客戶服務還是滿足市場定制需求方面,都具有一定優勢。

          目前華夏芯的市場目標首先是在安防監控領域,下文將會展開講述。其次是機器人、無人駕駛等領域。

          創新型芯片緣何首選安防?

          為什么華夏芯認為安防是創新型芯片最合適的切入點?

          首先,安防市場正在依托人工智能技術進行升級換代,異構計算將取代傳統的設計方式。另外,從前文提到的生態性來看,安防監控中攝像頭的內嵌程序完全是廠商自己進行編程開發的,更換華夏芯的創新型芯片后,廠商的開發工作量很小,并不涉及到生態問題。

          第二,在硬件方面,安防市場需要的是多功能、多處理器IP集成的系統級芯片,居高不下的IP授權費用嚴重制約了智能安防高端芯片的創新和發展。華夏芯的全自主一站式IP特點恰恰符合安防監控設備大批量使用的實際需求,即4P原則:高性能、低功耗、低價格、可編程性強。。

          第三,在市場規模方面,隨著近年來我國政府的大力支持,雪亮工程、天網工程等項目的大范圍落地,安防領域前景極為可觀,銷售額遠領先于其他領域。但從應用來說,安防監控的芯片同樣需要面對碎片化的市場進行定制化設計,這恰好是華夏芯的優勢。在AI技術的“驅動”下,包括???、大華、宇視等廠商紛紛開始尋找合作伙伴,研發定制針對安防行業帶人工智能分析的芯片。

          第四,從安防芯片的人工智能應用來分析,未來,“云邊結合”將取代“中心分析”成為智能化的主流選擇。安防智能應用逐漸普及,但目前安防主流芯片并未將人工智能集成進去,即行業主流芯片廠商未能提供一款具有人工智能功能的系統級SoC芯片。

          從需求上來看,華夏芯的芯片解決方案的優點在于能夠在一顆系統級芯片下,將感知、AI、邊緣計算和數據傳輸有效結合在一起。相較于傳統的將所有拍攝到的畫面均傳回后臺進行處理器的方法,華夏芯的解決方案可以在前端自動提取出有價值的數據進行回傳,與后臺的傳輸模式也支持無線和有線傳輸(例如電力線載波傳輸模式),減少了傳輸帶寬和后臺海量數據的計算壓力。

          李科奕認為,人工智能必將對安防行業帶來革命性變化,機遇隨之而生。

          對于初創公司來說,抓住用戶需求才能在市場中站穩腳跟,因此華夏芯選擇了自研創新型芯片;找準切入點才能在公司發展上事半功倍,因此華夏芯選擇了安防領域。我們期待,這家具有自主知識產權的公司,能夠打造出真正意義上的“中國芯”。

          推薦:安防創新百人會欄目

          安防創新百人會.jpg

          近年來,人工智能正快速滲透到安防行業的各個環節,安防也是目前AI公司爭戰的主戰場。緊跟“新科技、新理念、新政策”,億歐高度重視人工智能在安防行業的應用落地,并推出《安防創新百人會》欄目。

          我們將采訪100家安防產業鏈上下游企業,同時,億歐將于2018年5月25日在北京舉辦“億歐GIIS·安防AI創新千人峰會”,本欄目所采訪企業也將是大會重要參與方。

          本文經授權發布,版權歸原作者所有;內容為作者獨立觀點,不代表億歐立場。如需轉載請聯系原作者。

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