新一輪的AI熱潮讓一批創(chuàng)業(yè)者努力為自己貼上AI標(biāo)簽以便搭上這一波熱潮的紅利，當(dāng)然也有一批創(chuàng)業(yè)者在AI熱潮到來之前就早有準(zhǔn)備。AI芯片就是許多早有準(zhǔn)備的創(chuàng)業(yè)者看好的創(chuàng)業(yè)方向，他們想要為AI語音或視覺提供更好的芯片，從目前的情況看，AI視覺芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈。值得注意的是，由AMD前芯片研發(fā)總監(jiān)帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)用時(shí)兩年多研發(fā)了一款聲稱超越Intel Movidius MyriadX和Nvidia Tegra X2的AI視覺芯片，事實(shí)果真如此?

世界第一的AI視覺芯片來自初創(chuàng)公司

伴隨AI的熱潮，全球范圍內(nèi)無論是傳統(tǒng)芯片巨頭、科技企業(yè)還是初創(chuàng)公司都對(duì)AI芯片有非常高的熱情。Intel在2016年收購了硅谷初創(chuàng)視覺處理公司Movidius增強(qiáng)了其在視覺芯片領(lǐng)域的實(shí)力，Nvidia也有圖像性能強(qiáng)大的Tegra移動(dòng)處理器。國內(nèi)，地平線機(jī)器人、NextVPU、耐能、云天勵(lì)飛、寒武紀(jì)科技等都是AI視覺芯片創(chuàng)業(yè)公司的代表。

越來越多公司的加入也讓AI視覺處理器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)變得越來越激烈，NextVPU(肇觀電子)CEO馮歆鵬表示：“AI視覺處理器是一個(gè)正在興起的市場(chǎng)，無論是對(duì)巨頭還是創(chuàng)業(yè)企業(yè)都非常重要。我們判斷視覺處理器的市場(chǎng)規(guī)模未來一定會(huì)超過CPU市場(chǎng)。”

NextVPU(肇觀電子)CEO馮歆鵬

他同時(shí)表示：“目前的時(shí)間點(diǎn)比較有意思，市場(chǎng)的需求已經(jīng)起來，但芯片處理AI視覺需求的時(shí)候速度慢且開發(fā)痛苦，價(jià)格也很昂貴。如今這個(gè)市場(chǎng)還是比較藍(lán)海的情況，英特爾和英偉達(dá)這樣的芯片巨頭在往前走，但是他們的進(jìn)展相對(duì)慢一些，因?yàn)樾屡d的市場(chǎng)規(guī)模還比較小，大公司往往是做大市場(chǎng)服務(wù)大客戶，新興市場(chǎng)難以撐起大公司的整個(gè)項(xiàng)目。從歷史的經(jīng)驗(yàn)看，這種科技變革的節(jié)點(diǎn)小公司更有優(yōu)勢(shì)。在AI視覺處理器領(lǐng)域，可以說目前我們微微領(lǐng)先。”

馮歆鵬口中微微領(lǐng)先的AI視覺芯片就是被稱為世界第一的AI視覺處理器NextVPU N171，這個(gè)第一如何理解?馮歆鵬表示，在端側(cè)，我們的AI視覺處理器的幾何引擎每秒能計(jì)算2.48億個(gè)3D點(diǎn)，這個(gè)結(jié)果把目前世界領(lǐng)先的的水平推進(jìn)了一大步。另外，N171的CNN引擎跑深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)例如ResNet的結(jié)果也比Nvidia Tegra X2高好幾倍。每秒3D點(diǎn)云的性能也比Intel Movidius Myriad2、Nvidia Tegra X2高幾倍，還支持其它AI視覺處理器不支持的像素級(jí)理解和語義分割。

NextVPU N71對(duì)比Intel Movidius Myriad2/MyriadX/Nvidia Tegra X2

這家推出被稱為世界第一AI視覺處理器的公司是創(chuàng)立于2016年5月的NextVPU，不過NextVPU創(chuàng)立之初首先推出的是輔助盲人感知世界和出行的智能眼鏡，原因從馮歆鵬創(chuàng)業(yè)的歷程就能找到。馮歆鵬在創(chuàng)業(yè)前擔(dān)任AMD的研發(fā)總監(jiān)，與創(chuàng)業(yè)搭檔周驥博士在大概2012年的時(shí)候就開始關(guān)注計(jì)算機(jī)視覺的方向，到了2016年他們覺得很多機(jī)會(huì)都已經(jīng)出現(xiàn)，不能再繼續(xù)等下去，最后兩人就在2016年創(chuàng)立了NextVPU(Next Vision Processing Unit, 未來的視覺處理器)，中文名為肇觀(有開啟視覺的含義)，馮歆鵬擔(dān)任CEO，周驥擔(dān)任CTO。雖然從創(chuàng)業(yè)之初就準(zhǔn)備做芯片，但他們覺得2016年整個(gè)行業(yè)還沒起來，單一的環(huán)節(jié)做得好沒什么用，因此不得不先做一個(gè)產(chǎn)品。當(dāng)然，從他們創(chuàng)業(yè)的第一天開始就在為芯片做準(zhǔn)備，也就后來N171里的核心自研IP。

為何能開發(fā)出超越芯片巨頭的AI芯片?

從數(shù)據(jù)上看，NextVPU N171可以被稱為世界第一的AI視覺芯片，不過更讓人關(guān)注的是初創(chuàng)公司為何能打造出超越芯片巨頭的終端AI視覺芯片?這需要從NextVPU N171芯片的定位到功能去理解，創(chuàng)業(yè)之前馮歆鵬就已經(jīng)明確了要做一款A(yù)I視覺芯片，但AI芯片可以分為云端和終端芯片，不同的選擇將面對(duì)不同的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。馮歆鵬表示，云端和終端都有很多機(jī)會(huì)，從英特爾的收入分布看終端和服務(wù)器芯片的收入比約為5:1，其中服務(wù)器芯片出貨量少、單價(jià)高利潤率也比較高，但是這一市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，幾乎是巨頭壟斷，更適合較大的企業(yè)。終端芯片無論是市場(chǎng)總量還是芯片需求量都遠(yuǎn)大于服務(wù)器市場(chǎng)，并且終端市場(chǎng)更具多樣性，用戶的需求也有一定的差別，小公司進(jìn)入和發(fā)展都比較有利。

NextVPU N171

選擇了終端市場(chǎng)之后，接下來需要定義產(chǎn)品功能。馮歆鵬指出，計(jì)算機(jī)視覺面臨幾何和理解兩大挑戰(zhàn)，當(dāng)然，無論是幾何還是理解都有大量的需求，比如客戶想通過3D環(huán)境掃描做一個(gè)模型構(gòu)建地圖，或者生產(chǎn)線上不同的零件區(qū)分，這就需要VSLAM、多目、結(jié)構(gòu)光、TOF等技術(shù)，也需要CNN識(shí)別，檢測(cè)和分割等技術(shù)。看到這些需求并且了解到如今的芯片不能滿足需求之后，我們芯片的功能大概就確定了。

因此，NextVPU N171具備的一大特色就是集成了三個(gè)自主IP：幾何引擎、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎(CNN)、圖像成像引擎(ISP)。幾何引擎用于同時(shí)處理傳感器獲得的數(shù)據(jù)、坐標(biāo)空間信息、時(shí)間等多輸入的信息，也就是對(duì)三維點(diǎn)組成的點(diǎn)云做各種計(jì)算，這是所有VSLAM三維重建的基礎(chǔ)，機(jī)器人、汽車、AR和VR領(lǐng)域等對(duì)此都有急迫的需求。據(jù)悉，N171幾何引擎每秒能處理2.48億個(gè)3D點(diǎn)，處于業(yè)界領(lǐng)先的水平。

深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎支持圖像的檢測(cè)識(shí)別、分割以及各種主流的CNN算法。模型從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，邏輯從幾層到幾百層都支持。馮歆鵬強(qiáng)調(diào)，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎我們花了很長時(shí)間去做，并且跑越復(fù)雜的模型我們的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引擎的利用率越高，越流行的網(wǎng)絡(luò)模型，利用率也越高，幾乎可以達(dá)到理論極限。

視覺成像引擎則是對(duì)圖像進(jìn)行處理，為了能夠讓機(jī)器看懂世界，視覺成像引擎做了非常多特殊的處理的調(diào)教，動(dòng)態(tài)范圍可以做到150dB，這是基于機(jī)器視覺的需求所決定。

除了三大自主IP，N171還有一大特色就是可獨(dú)立運(yùn)行操作系統(tǒng)，這個(gè)功能是通過N171中的多核CPU來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這個(gè)功能，馮歆鵬表示許多用戶習(xí)慣于用像Linux這樣的操作系統(tǒng)做文件的存儲(chǔ)和調(diào)取，然后做日志，而非使用特殊的輕量級(jí)內(nèi)核。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，有兩種方式，一種是分布式的做法，在常用應(yīng)用處理器AP芯片的基礎(chǔ)上增加一個(gè)AI協(xié)處理器，第二種方式是異構(gòu)融合，也就是將兩個(gè)芯片做集成。

“我們接觸到的所有客戶都傾向于第二種方式，所以我們集成了多核CPU能夠運(yùn)行操作系統(tǒng)，讓我們的芯片既能滿足傳統(tǒng)需求，也有很好地AI性能。另外，集成度越高，芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸及交換的成本也能越低。”馮歆鵬補(bǔ)充表示。

由此不難看出，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)的痛點(diǎn)和需求之后，根據(jù)客戶的需求一步步明確產(chǎn)品的形態(tài)和功能打造滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，通過自研的IP，以ASIC芯片的形式實(shí)現(xiàn)，N171最終獲得比傳統(tǒng)芯片巨頭性能更強(qiáng)的芯片自然也就可以理解。不過，對(duì)市場(chǎng)需求的正確判斷以及好的產(chǎn)品理念還不足以讓一款芯片成功流片，背后的團(tuán)隊(duì)也非常關(guān)鍵。

馮歆鵬和周驥都來自AMD，我們知道AMD是提供CPU，也能提供GPU的高性能計(jì)算芯片公司，而AI需要的就是高性能芯片，因此從Intel、Nvidia、AMD這三家高性能計(jì)算芯片公司出來的團(tuán)隊(duì)在做AI芯片的時(shí)候在經(jīng)驗(yàn)上更具優(yōu)勢(shì)。馮歆鵬參與過50多款CPU和GPU的設(shè)計(jì)，對(duì)于高性能計(jì)算芯片里的流水線設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)處理等都非常有經(jīng)驗(yàn)。除了基于已有的經(jīng)驗(yàn)積累用兩年多的時(shí)間先做IP然后做SoC，N171在其他方面也有巨大的投入。

能否成功落地?

在設(shè)計(jì)、功能都能夠滿足市場(chǎng)需求之后，芯片的實(shí)際性能成為考驗(yàn)一款芯片能否成功落地的關(guān)鍵。對(duì)于N171這樣的高性能芯片，無法回避的問題就是高性能帶來的高功耗。馮歆鵬表示：“一款芯片的設(shè)計(jì)只要遵循規(guī)則不出錯(cuò)，性能和功耗的實(shí)際值和理論值基本會(huì)遵循一條曲線。我們產(chǎn)品的性能和功耗水平同樣基于客戶的需求，根據(jù)客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)的電池容量以及他們期望的續(xù)航時(shí)間，可以推導(dǎo)出芯片功耗的具體水平，只要功耗不大到一定的程度客戶都能夠接受。當(dāng)然N171的性能和功耗也可以調(diào)教，不同的時(shí)鐘頻率對(duì)應(yīng)不同的功耗，也可以根據(jù)客戶的需求進(jìn)行配置。“

N171雖然是高性能芯片，但并沒有采用最先進(jìn)的7nm工藝，而是選擇了28nm工藝，這主要是從市場(chǎng)的角度出發(fā)，使用成熟的28nm工藝的性能和功耗就能夠滿足這款芯片目標(biāo)市場(chǎng)和客戶的需求。

而在N171芯片的目標(biāo)市場(chǎng)之中，汽車市場(chǎng)對(duì)于芯片的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性、安全性都有更高的要求。為了進(jìn)入這一市場(chǎng)，馮歆鵬表示：“我們的芯片首先滿足ISO TS16949、AEC-Q100兩個(gè)車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，也正在做ISO26262標(biāo)準(zhǔn)。另外，汽車市場(chǎng)比消費(fèi)市場(chǎng)和工業(yè)市場(chǎng)有一些差異化的需求，比如需要支持零下40度到零上125度的溫度，還要求芯片在出現(xiàn)錯(cuò)誤之后能夠自己恢復(fù)和校準(zhǔn)。因此我們用更好的封裝材料保證其穩(wěn)定性、測(cè)試的流程也更加復(fù)雜?；谥霸O(shè)計(jì)波音飛機(jī)上使用的CPU的經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)這些都很有經(jīng)驗(yàn)，只是需要付出更多的時(shí)間和成本。”

至于火熱的安防市場(chǎng)，他們A輪的領(lǐng)投方是中電海康基金，這個(gè)基金背后是中電科技集團(tuán)和中電海康集團(tuán)。中電?？导瘓F(tuán)下屬的?？低暿菄鴥?nèi)安防領(lǐng)域的龍頭，他們?cè)诜e極布局智能攝像頭，NextVPU N171里的很多設(shè)計(jì)和功能也是為安防考慮。

既然基于相同晶圓和裸片的N171能夠滿足汽車和工業(yè)市場(chǎng)的需求，那么消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)當(dāng)然也是NextVPU不會(huì)錯(cuò)過的。據(jù)悉，N171的第一代芯片已經(jīng)成功流片，測(cè)試的結(jié)果也非常好，現(xiàn)在正處于客戶導(dǎo)入的階段，距離正式的上市還有幾個(gè)月時(shí)間。馮歆鵬透露目前的合作客戶已經(jīng)涵蓋車載、安防和機(jī)器人，希望未來N171還能做第二代、第三代，持續(xù)做下去。

在AI的熱潮下，許多有經(jīng)驗(yàn)有實(shí)力敏銳的大咖都開始了創(chuàng)業(yè)，他們希望能夠在新的浪潮里發(fā)揮更大的價(jià)值，很顯然NextVPU的團(tuán)隊(duì)就屬于這一的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)。在技術(shù)、產(chǎn)品都能夠比肩芯片巨頭的情況下，芯片的實(shí)際落地更考驗(yàn)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，在這個(gè)過程中會(huì)遇到很多意想不到的事情。相信我們都愿意看到NextVPU的產(chǎn)品能夠不斷迭代，為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域帶來更好的AI芯片，也能夠增強(qiáng)中國芯片的實(shí)力。