兩年推出2款邊緣側(cè)AI視覺芯片 愛芯元智仇肖莘揭秘幕后兩大核心技術(shù)

9月22日消息，AI視覺芯片研發(fā)及基礎(chǔ)算力平臺公司“愛芯科技”近日正式更名為“愛芯元智半導(dǎo)體（上海）有限公司”（簡稱“愛芯元智”）。這家企業(yè)成立僅2年就已成功推出2款行業(yè)領(lǐng)先的量產(chǎn)邊緣側(cè)AI視覺芯片，效率刷新行業(yè)新高度。

愛芯元智創(chuàng)始人兼CEO仇肖莘1991年畢業(yè)于清華大學(xué)自動化專業(yè)，并獲得碩士學(xué)位，隨后前往美國南加州大學(xué)完成電子工程博士學(xué)位。她曾在博通工作15年，職位升至美國博通公司副總裁。2018年，仇肖莘回國加入紫光展銳出任首席技術(shù)官。

2019年5月，有20年以上研發(fā)及管理經(jīng)驗的仇肖莘正式創(chuàng)建愛芯元智半導(dǎo)體（上海）有限公司（原 愛芯科技），開啟自主研發(fā)AI SoC芯片的創(chuàng)業(yè)之路。

成立兩年，愛芯元智已有兩顆芯片面市，其中自主研發(fā)的第一顆AI視覺處理芯片AX630A已在2020年12月實現(xiàn)量產(chǎn)，第二顆芯片AX620A也已經(jīng)于2021年7月成功點亮。

企查查信息顯示，截至2021年8月，愛芯元智已經(jīng)完成preA、A、A+三輪融資，總?cè)谫Y金額超過10億元人民幣，成為炙手可熱的行業(yè)新星。

近期，愛芯元智創(chuàng)始人仇肖莘接受了TechWeb等媒體的采訪，分享了“技術(shù)立身”的自研芯片歷程。

從愛芯科技到愛芯元智 專注邊緣側(cè)和端側(cè)AI視覺芯片

據(jù)IDC預(yù)測，2025 年全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)預(yù)計將增長至270億，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將達(dá)到1000億臺，全球數(shù)據(jù)總量預(yù)計2025年將達(dá)到163 ZB。而未來超過70%的數(shù)據(jù)和應(yīng)用將在邊緣產(chǎn)生和處理。邊緣側(cè)對智能設(shè)備的“感知+計算”能力的要求日益增長。

事實上，AI視覺處理芯片的應(yīng)用場景非常廣泛，不管是智慧城市、智能社區(qū)，還是智能駕駛、智能家居、智能零售、智能穿戴等領(lǐng)域，都在AI視覺處理芯片的應(yīng)用范疇之內(nèi)。

從2019年成立愛芯元智起，仇肖莘就將業(yè)務(wù)聚焦于邊緣側(cè)端側(cè)的AI視覺處理芯片領(lǐng)域。愛芯元智在過去兩年間緊緊抓住“視覺”和“感知”這兩個方面的技術(shù)，打造出基于視覺的AI處理芯片。

“愛芯元智本身傳達(dá)了我們的理念，即愛芯的era（時代），我們希望依靠我們的原創(chuàng)性技術(shù)和產(chǎn)品，通過我們的努力把相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶入一個愛芯元智開創(chuàng)的時代。”談及公司更名“愛芯元智”，仇肖莘介紹道，“‘元智’代表我們在技術(shù)上的獨創(chuàng)性和領(lǐng)先性”。

兩年2款芯片量產(chǎn)面市 加速“高中低”端市場全覆蓋

2020年5月，成立一年的愛芯元智首款自研AI視覺處理器芯片X630A實現(xiàn)流片，并一次成功，同年12月達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)。

在仇肖莘看來，“高算力、低功耗、高算力利用率”是愛芯元智邊緣側(cè)AI視覺芯片的三大優(yōu)勢特點。

AX630A是一款高性能、低功耗的人工智能視覺處理器芯片，具備28.8TOPS@INT4的算力密度，在邊緣側(cè)、端側(cè)芯片中，已處于領(lǐng)先位置；在編解碼方面，AX630A可以支持20路1080p解碼，同時支持8路1080p編碼；再加以愛芯元智專有的AI ISP所賦予的圖像處理能力，使得AX630A不僅能實現(xiàn)暗光環(huán)境下優(yōu)異的畫質(zhì)效果，同時還能兼顧典型功耗小于3W的低功耗優(yōu)越性能；并可通過算法模型迭代，持續(xù)為量產(chǎn)芯片升級。

產(chǎn)品性能方面，AX630A具備強大的暗光圖像視頻處理能力、復(fù)雜場景下智能分析能力、多路視頻結(jié)構(gòu)化處理能力等多項核心優(yōu)勢。

AX630A是愛芯元智的旗艦產(chǎn)品，仇肖莘表示，AX630A一上來就對標(biāo)業(yè)內(nèi)最高端的芯片。“在今年6月底的時候，我們第一個大客戶風(fēng)險量產(chǎn)了，還有一些中小客戶也已經(jīng)量產(chǎn)，今年Q3開始正式出貨。”

愛芯元智自主研發(fā)的第二顆芯片AX620A在今年5月也成功流片，7月成功點亮。這款產(chǎn)品面向主流市場需求，目前已經(jīng)在客戶推廣過程中，預(yù)計在今年年底達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)。

目前視覺芯片市場高中低端的區(qū)分跟分辨率相關(guān)。比如比較高的是8K30幀的視覺處理能力，其次是4K市場，再者是500萬、400萬像素市場，再往下就是300萬、200萬像素市場。

仇肖莘表示：“愛芯元智的芯片產(chǎn)品希望實現(xiàn)從8K一直到400萬、300萬的分辨率市場全覆蓋，高中低每一個檔位都有對應(yīng)的芯片，快速的推出量產(chǎn)芯片，要把這個產(chǎn)品系列快速做全。”

當(dāng)然，在當(dāng)下這樣一個芯片產(chǎn)能普遍緊張的時期，在大廠競爭環(huán)伺的情況下，如何保證自身芯片產(chǎn)品的量產(chǎn)進(jìn)度可控，本身也是一大考驗。

仇肖莘向TechWeb介紹，愛芯元智產(chǎn)品能夠不斷持續(xù)量產(chǎn)，一方面是供應(yīng)鏈團(tuán)隊非常有經(jīng)驗，跟基板廠、晶圓廠、封測廠等整個芯片供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)廠商的關(guān)系非常緊密，另一方面，芯片供應(yīng)鏈各大廠也會從長遠(yuǎn)有發(fā)展?jié)摿Φ慕嵌?，來挑選那些未來更可能成為自己大客戶的芯片創(chuàng)業(yè)企業(yè)作為優(yōu)先“扶植對象”，而愛芯元智就是這樣的潛力者。

在愛芯元智研發(fā)副總裁劉建偉看來，供應(yīng)鏈企業(yè)的選擇，也從側(cè)面反映出愛芯元智在邊緣側(cè)AI視覺芯片賽道的頭部企業(yè)地位。

技術(shù)立身 兩大核心技術(shù)解密

首款芯片推出即對標(biāo)行業(yè)最高端芯片，成立2年多即成為邊緣側(cè)AI視覺芯片賽道頭部企業(yè)。愛芯元智如何做到的？

仇肖莘介紹：“我們有自己的IP，這點非常重要。‘技術(shù)立身’對我們而言非常重要，我們有技術(shù)，而且能夠通過這個技術(shù)為這個社會帶來一些不同。”

目前，愛芯元智旗下?lián)碛幸詾榘恋?大核心技術(shù)，其一是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的混合精度NPU；其二是采用顛覆性設(shè)計方法自研的AI ISP。

據(jù)悉，愛芯元智混合精度NPU能夠在單位面積內(nèi)提供數(shù)倍于傳統(tǒng)NPU的等效算力，同時保持低功耗特性并降低應(yīng)用成本。

以在開源網(wǎng)絡(luò)imagenet測試運行ResNet50為例。在ResNet50的精度基本不變情況下，競品一秒鐘只能處理大概90幾幀的圖片流、視頻流，愛芯元智第一代產(chǎn)品AX630A能夠處理1300多幀的圖片流、視頻流。

愛芯元智混合精度NPU究竟是如何來實現(xiàn)這一性能提升的呢？

仇肖莘透露，阻礙NPU發(fā)揮作用的一個很大問題是“數(shù)據(jù)搬運”，就是所謂“數(shù)據(jù)墻”問題，為了提高“有效算力”，愛芯元智研發(fā)的NPU嘗試另辟角度來解決數(shù)據(jù)搬運和數(shù)據(jù)墻的問題——能不能把需要搬運的數(shù)據(jù)量減下去？

基于這樣的思考，愛芯元智團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的NPU一般的數(shù)據(jù)位寬都是8Bit、16Bit才能保證最終AI算法精度。但是實際上AI網(wǎng)絡(luò)中間很多層不需要那么高的表示精度，比如有的2Bit、4Bit就夠了。在這種情況下，整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)表示或者所需要的數(shù)據(jù)量，平均4Bit就夠。這樣跟原來8Bit的網(wǎng)絡(luò)相比，愛芯混合精度NPU的數(shù)據(jù)搬運量可能就變成原來的1/4，在單位面積內(nèi)提供數(shù)倍于傳統(tǒng)NPU的等效算力。

同時，仇肖莘也強調(diào)，愛芯元智混合精度NPU的成功，也得益于設(shè)計理念上的革新——算法芯片軟硬件協(xié)同設(shè)計。

具體而言，在NPU設(shè)計過程中，基于AI算法和芯片的軟硬件協(xié)同設(shè)計?；趯I的算法的理解，可以提供算法網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、量化需求、算子需求、內(nèi)存訪問需求等詳細(xì)信息給NPU設(shè)計架構(gòu)師。硬件架構(gòu)師根據(jù)這些算法的需求來調(diào)整優(yōu)化整個NPU設(shè)計，這樣能夠使得算法跑起來的效率達(dá)到一個比較優(yōu)化的水平。

提及另外一個核心IP——自研的AI ISP，仇肖莘則透露“采用顛覆性設(shè)計方法”。

這種顛覆性體現(xiàn)在AI ISP舍棄了傳統(tǒng)的ISP純硬件的設(shè)計模式，通過“軟件定義ISP”的方式，用AI的方式取代了ISP里面至少4個關(guān)鍵模塊。

仇肖莘進(jìn)一步闡釋道：“所以我們把它叫‘AI ISP’，這個AI ISP是我們獨創(chuàng)的一個技術(shù)。 AI ISP帶來的好處在于我們能在最短的時間內(nèi)能夠把圖像處理的效果達(dá)到友商或前輩們還不能夠達(dá)到的一個高度。”

（已做面部隱私保護(hù)處理）

事實上，愛芯元智首款產(chǎn)品AX630A就對標(biāo)行業(yè)內(nèi)高端產(chǎn)品。如何在一年之內(nèi)設(shè)計出一顆芯片能夠達(dá)到前輩們積累了十幾年的水平？實際上愛芯元智的秘密就在于此。

之前的ISP都是硬件，它每升級一次都要重新流片一次，升級時間周期長?，F(xiàn)在，愛芯元智將ISP里很多關(guān)鍵模塊軟件化，軟件化帶來的好處在于原來每次都要流一次片才能提升的性能，現(xiàn)在通過迭代軟件模型，性能就能提升。

“從去年愛芯元智的芯片流片回來到現(xiàn)在，我們整個ISP的模型每兩個星期就有新模型，畫質(zhì)在一直不斷提升，所以AI ISP技術(shù)對愛芯元智來說很關(guān)鍵。”仇肖莘說。

面對國內(nèi)轟轟烈烈的半導(dǎo)體發(fā)展態(tài)勢，仇肖莘表示，整個半導(dǎo)體行業(yè)，實際上在逐漸向中國轉(zhuǎn)移，或者向東方轉(zhuǎn)移，這個趨勢非常明顯。“因為整個供應(yīng)鏈非常齊全，無論內(nèi)銷市場還是外銷市場，整個生產(chǎn)的主體在中國。最近這幾年國內(nèi)的客戶開始會給國內(nèi)的芯片廠商一些試錯機會，這就非常重要，有試錯的機會就有發(fā)展的機會。”

談及愛芯元智芯片產(chǎn)品的市場推廣側(cè)重，仇肖莘則表示，現(xiàn)在的側(cè)重點在2B行業(yè)，更偏向于智能交通、智慧城市等領(lǐng)域。除此之外，也在積極拓展2C領(lǐng)域，如消費類市場。“我們不希望去打價格戰(zhàn)，而是希望拓展那些能夠真正使用我們AI能力的客戶。愛芯元智的愿景目標(biāo)是成為‘在邊緣側(cè)和端側(cè)人工智能芯片的領(lǐng)軍企業(yè)’，在邊緣側(cè)、端側(cè)人工智能芯片領(lǐng)域做成一個平臺型芯片公司，并成為一個國際領(lǐng)先的芯片企業(yè)。”

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