華為海思AI視頻監控晶片出貨量超5億,背後竟然離不開這家公司?

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看點:這家公司不僅打造海思智能視頻監控的武器,還構建起晶片生態鏈。

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導語:「AI晶片」這個新鮮的概念在過去一年間逐漸走過了普及的階段,越來越被大眾所熟知。在行業走過野蠻生長,開始加速落地、加速整合的過程中,也有更多的AI晶片公司也開始走出屬於自己的差異化路線。

智東西在此前AI晶片系列報導第一季之後,再次出發,進一步對AI晶片全產業鏈上下近百間核心企業進行差異化的深度追蹤報導。此為智東西AI晶片產業系列報導第二季之一。

繼高清化和IP化之後,如何讓視頻監控更加智能成為安防行業的下一步發展的一個重點方向。隨著AI技術的熱潮來襲,大量AI創企拔地而起,紛紛搶占安防監控市場的蛋糕。

如今,國產晶片已在安防監控領域得到廣泛使用,華為海思半導體以高性價比躍居國內安防監控市場的龍頭。

在視頻監控智能化的道路上,曾經的安防晶片龍頭美國德州儀器(TI)採用ARM+DSP架構,而後崛起的海思採用了ARM+IVE架構,IVE全稱智能視頻引擎(Intelligent Video Engine),是一個用於加速圖像視頻分析的協處理器。據智芯原動董事長崔凱說,IVE由智芯原動獨創。海思採用ARM+IVE架構後,在功耗、成本和運算效率上都優於當時的市場頂尖晶片,比如TI。

最近,智東西來到智芯原動的辦公室,與其創始人、董事長兼CEO崔凱進行了一場深入對話,不僅聊到智芯原動的IVE是如何協助海思晶片成為視頻監控晶片市場的老大,而且談及在轉型過程中遇到的瓶頸。

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▲智芯原動創始人、董事長兼CEO崔凱

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兩度創業,超5億IVE技術授權

智芯原動創立於2012年,專注於AI算法及算法晶片技術研究,上個月底宣布完成B輪融資,本輪融資由英特爾領投,松禾資本和峰瑞資本跟投。

早期的智芯原動是一家晶片算法IP授權公司,後向IP授權與硬件產品生產結合發展, 除了從事AI算法和算法晶片技術研究外,智芯原動還向客戶提供智慧停車、智能交通、智慧社區、智能安防等一系列AI產品和解決方案。

該公司的核心技術是獨創架構IVE(Intelligent Video Engine)智能視頻引擎。所謂IVE,就是一個用於加速視頻處理的協處理器,它和晶片結合成為智芯原動的核心競爭力,既滿足智能化需求,又提高速度、降低功耗和成本。

崔凱是智芯原動的創始人、董事長兼CEO,於1996年畢業於江蘇大學。他在2009年底就出來創業,第二年他將公司的整個產品方向轉向晶片IP授權,為海思打造了一個圖像識別加速器,這就是第一代IVE。在那家公司解體後,2012年,崔凱和CTO王正等幾位一起共事多年的老同事成立了智芯原動,為海思做IVE 2.0。除了為海思做IP授權外,智芯原動也在給其他公司產品做IP授權,不過具體名字不方便透露。

「智芯原動」的名字就來自於IVE,含義為智能晶片原動力,英文名稱ICE TECH與中文名稱對應,指Intelligent Chip Engine。智芯原動的創立願景是打造中國的智能晶片。

崔凱告訴智東西,智芯原動的創始團隊有8人,其中三人做算法,其CMO康毅原來在海思做晶片規劃,在海思工作十年以上。目前智芯原動團隊約240-250人,技術團隊占55%左右,明年可能擴大到60%。

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與TI擦肩而過,助力海思征戰視頻監控

在目前的網路錄影機(IPC)SoC晶片市場中,海思半導體可謂一家獨大。海思就是我們所熟知的那個華為海思半導體,目前海思的團隊主要分為三部分:分別包括系統設備業務、手機終端業務、對外銷售部分。 其中,對外銷售的主要是安防用晶片和電視機頂盒晶片。

智芯原動技術落地的第一步是幫助華為海思在監控行業去提高競爭力,當時它的主要競爭對手就是美國德州儀器(TI)。TI最大的優勢在高端晶片,採用的ARM+DSP架構做圖像處理,因此海思決定採用ARM+IVE架構對標TI。彼時第一代IVE還是來自崔凱創立的另一家公司,智芯原動成立後陸續打造了IVE 2.0和IVE 3.0。

自2012年立項起,智芯原動花了1年多的時間開發算法。2013年7月,智芯原動正式和海思啟動IVE2.0及對晶片的開發。然而遺憾的是,這一代海思晶片剛開發1個月,TI就宣布退出監控市場,海思沒能在視頻監控領域和TI正面交鋒。

海思晶片使用智芯原動提供的IVE授權加速圖像識別。IVE是SoC里的一個硬件模塊,作為智能視頻分析的協處理器,和ARM架構的CPU協同完成工作任務,將圖像識別算法的算子直接晶片化,做到類似於DSP的圖像識別加速任務。

在IPC、DVR、NVR和ISP這四類主要的安防監控晶片中,海思在前三種晶片上均占有較高的市場份額。崔凱說,每一顆海思晶片都帶有一個IVE加速引擎,從成立至今,智芯原動累積完成5億顆晶片的IVE技術授權。

從2012年底起,智芯原動配合海思陸續參加安博展等一系列全球相關展會的路演,展示了一些未來解決方案。

崔凱回憶道,當時使用的海思上一代晶片,純ARM處理器能做到和TI DSP同樣的性能,用800MHz主頻的ARM處理器在運算速度上和具有8倍並行指令集、被有些人宣稱是6.4G主頻的TI DSP打平了。

海思晶片起初靠高性價比進入中低端市場,在IVE 2.0完成後,海思的整體優勢主要有三點:其一,IVE功耗是DSP的1/5;其二,運算速度比DSP快了1倍;其三,整個IVE硬化(即算法晶片化)成本不到2美分,SoC整體成本也有所降低。

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海思智能視頻監控的武器——ARM+IVE

IVE的核心思路遵循智芯原動的算法發展,其算法朝向兩個方向去發展:一個是在單位功耗下的計算能效最大化,保證產品的性價比優勢;另一個是強調工程化落地能力、軟硬結合和場景適用能力。

在智芯原動成立之前,初代IVE為海思做了14個圖像處理中常見的算子,僅有視頻檢測算法。由於CPU和IVE之間是不斷調用的關係,調用過程中會存在一些影響效率的環節。從第二代開始,IVE有了大的飛躍,算子數量增加到43個。

IVE 2.0的主要目標是圍繞中國平安城市,解決行人檢測車輛識別問題,算法擴充到視頻檢測、車牌識別、模式識別和目標檢測。

除了完成算子級硬化外,還做到了模塊級硬化和功能級別硬化。既可將連續運行的很多函數全部做了硬化,又能將一個完整的算法過程直接做硬化。

其中,被硬化的函數又分為ABC三類。A類是OpenCV的通用函數,把OpenCV做了嵌入式移植;B類是對OpenCV函數代碼進行改寫,但是為了保持接口的一致性,還繼續引用OpenCV的函數;C類是針對平安城市的行人檢測車牌識別做的專用算子,這個算子完全由智芯原動開發,海思有些沒曝光的隱藏算子就是C類算子。

2015年之後,智芯原動啟動IVE 3.0的開發,其設計初衷即為移動錄影頭。IVE 3.0在IVE 2.0的基礎上擴充了人臉檢測、深度感知算法。

傳統監控錄影機都是固定在牆上或者桿上的,需要把前景找出來做目標分類識別,但是如果錄影機動起來,就會發現不存在不變的背景,這種情況下需要解決兩個問題,一個是目標是什麼,另一個是這個目標通過的三維空間關係是什麼。

智芯原動圍繞「認知世界,感知空間」,在IVE 3.0上重點改進兩個方向。在認知方面,引入基於小模型、小樣本的算子進行深度學習;在感知方面,採用機器視覺矢量算法VSLAM,做到定位導航、路徑規劃和避障,解決空間三維測量的問題。

崔凱表示,按現在監控的發展情況,深度學習全面覆蓋識別類算法,因此智芯原動暫無做下一代IVE的計劃。

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下設子公司,打通晶片生態鏈

除了給海思做IP授權外,智芯原動和英特爾、Mstar等許多晶片企業建立了合作關係,構建了晶片生態鏈,在一些新產品的開發上也獲得來自很多晶片廠商的支持。

智芯原動自2015年起和英特爾合作,先後推出基於英特爾架構的卷積神經網路車款識別算法、基於英特爾Apollo Lake架構的深度學習視頻結構化算法。

智芯原動集團旗下還有全資子公司華夏智信和合資子公司智匯芯。

華夏智信是智能視頻設備供應商,為社區提供停車、人行通道閘、單元人臉門禁等產品和解決方案,該公司生產的「出入口車牌識別相機」在全國市場占有率過半。

智匯芯是智能模組的供應商,更側重在消費級市場的應用,開發車識別、人識別、客流計數和安防視頻數據結構化四類產品,在安防AI模組領域位居前列。

通過算法輸出,智芯原動以其技術優勢支持華夏智信、智匯芯這些子公司的產品落地,又和大量安防監控設備廠商合作。而這些子公司又是晶片廠商的客戶,把含有IVE算子的晶片買回來,再去做其他行業的解決方案,從而形成生態鏈閉環。

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跨界轉型,寧缺毋濫

從IP授權公司到軟硬件結合發展,智芯原動在這個期間也遇到較大的挑戰。

首先是公司轉型帶來的管理問題。智芯原動早先是一家做算法的軟件公司,與硬件公司在企業管理上存在較大差異。當從純軟件走向一個硬件產品公司時,公司遇見的最大困難在管理方面。

其次是軟硬結合。崔凱認為相對於管理層面,這個門檻相對更好跨過,但對於很多初創公司來說,這仍是一個很難跨越的門檻。

另一個挑戰是產品品質。智芯原動有個經營理念:創新、品質和服務,每代產品都要比競爭對手領先一步,品質把控十分困難。在社區行業、停車行業,有大量客戶定制產品,研發、交付、生產環節有很多細節要處理,這些過程都會帶來許多意想不到的問題。

智芯原動在2016年和2017年做了兩次聚焦。2016年幾乎砍完了所有產品線,做出入口車牌識別相機。2017年,為了更好解決客戶服務問題,保持創新品質服務,智芯原動將客戶數量從100多砍到27個。崔凱也提到了著名的二八定律,即20%的客戶帶來80%的利潤。

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結語:「AI+安防」行業分水嶺即將出現

在這一輪興起的AI晶片浪潮中,安防是最多公司紮堆湧入的落地領域。

不僅是上文提到的安防晶片巨頭華為海思在此方面有所動作,安防巨頭海康威視、大華股份等也都陸續被曝出正在研究安防AI晶片,幾乎所有AI晶片創業公司都推出了安防產品,而英特爾的Movidius VPU、英偉達的Jetson TX系列等也常被加入到智能錄影頭當中。

安防AI晶片的競爭已經逐步進入紅海。

崔凱認為,未來兩三年應該是AI+安防行業分水嶺,會出現大量公司倒下,資本冬天可能到來,因此行業入局者要看到真正落地變現能力,技術能否轉換成產品、能否形成企業盈利成為關鍵。

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