云天勵飛、地平線、全志科技......破解AI芯片落地難題

芯師爺|Core master|

2022-03-07 03:22:34 16

本文轉載自芯師爺。芯師爺-國內*的半導體全產業鏈新媒體平臺屬于深圳市芯師爺科技有限公司，成立于2015年，是國內*的產業社群和內容驅動型媒體，主要聚焦在IC設計、制造、封測、材料、設備、IDM及泛半導體科技領域。以輸出產業優質內容為基礎，提供客觀、新銳、深度、及時的洞察，目前已形成半導體全產業鏈媒體矩陣：芯師爺、今日芯聞、全球物聯網觀察、智駕未來、機器人文明5大微信公眾平臺，組建有500多個主題的微信群。芯師爺全媒體平臺已匯聚40萬+專業讀者，是中國半導體行業影響力最大的新媒體之一，日均閱讀總量超過5萬，為半導體華語圈企業和機構提供資訊發布、品牌推廣、活動策劃、營銷策劃、視頻制作、*推廣等定制化服務。

“未來十年，AI領域將出現最多獨角獸公司” 李開復曾推斷

2020年是AI芯片實現落地的關鍵之年

中國正成為AI芯片市場爭奪戰中的要地

更多企業入局AI領域

推動了我國AI應用的日趨繁榮

也為精通底層解決方案的半導體巨頭們

帶來更廣闊的市場空間

隨著5G時代的到來，萬物互聯成為可能，海量數據的產生在給網絡帶來巨大壓力的同時，也進一步把算力的需求推到了邊緣端。云天勵飛DeepEye1000正是為了應對這一需求而生的，它具備高靈活、高能效、低能耗等優勢。短短六年時間，云天勵飛實現了“從0到1”，再“從1到N”的超越。

智能汽車時代,汽車的核心競爭力將從“傳統引擎”轉移為“數字引擎”。國內*車規級AI芯片地平線征程2用實力為中國AI芯片行業注入一針強心劑。隨著長安主力車型UNI-T于2020年6月的量產上市，征程2成為了全球*上車量產的國產AI芯片，地平線正式開啟了車規級 AI 芯片的前裝量產元年。

2020年，全志科技發布主打AI語音專用的重磅產品R329，這是全志科技*搭載Arm中國全新AI處理單元（AIPU）的高算力、低功耗AI語音專用芯片。

在AI領域，我們看到越來越多的生力軍涌現出來。由芯師爺主辦、深福保集團冠名、貿澤電子提供*禮品贊助的“2020 硬核中國芯”評選活動，以表彰國內優秀半導體企業，激勵國產企業加大IC產品與技術研發力度。此次評選中，特別設置“2020年度國產AI芯片評選”，本文盤點了2020年入選的AI芯片產品，為市場提供優質選型攻略。

云天勵飛 DeepEye1000

比通用CPU單位性能提升20倍，單位能效提升100倍，系統時延降低200倍。

產品簡介：

DeepEye1000是一款異構多核視覺分析SoC芯片，內嵌一顆自定義指令集神經網絡處理器。與通用GPU相比，DeepEye1000單位性能提升20倍，單位能效提升100倍，系統時延降低200倍，具備高靈活、高能效、低能耗等優勢。

DeepEye1000同時還提供基于TVM打造的開源開放的芯片工具鏈，支持Caffe，MxNET，TensorFlow等主流深度學習框架。支持多路視頻流的實時人臉檢測、跟蹤、特征提取和識別，支持墨鏡、口罩、性別、年齡等人臉屬性檢測，支持服裝識別、表情識別、背包識別等人體屬性檢測；除了可運行人臉算法外，還支持其他深度學習推理算法移植和應用，可廣泛應用于智能攝像機、工業檢測、機器人、無人機等領域，為視覺AI城市大腦提供安全可控的實時算力。

云天勵飛Moss芯片平臺還承擔了工信部、發改委、科技部等*三大部委人工智能芯片的重大專項課題，開啟與頭部企業?？怠⒗锏鹊暮献鳎⑼七M基于云天勵飛芯片的智能攝像機產品的快速上市，將通過視覺應用端邊AI芯片的布局，助力打造中國安可人工智能芯片生態。此外，云天勵飛Moss芯片平臺及產品還榮獲了“2018年最具技術創新企業”、最佳商用成長獎、優秀算力獎多個重磅獎項。

目前，云天勵飛自主打造的AI芯片，已經成為公司業務的重要支撐，AI芯片與系統每年能為公司帶來過億元人民幣的產值。未來三年，AI芯片有望為云天勵飛每年帶來30-50%的業績增長，并且有望開拓更多的應用場景。

地平線地平線征程2

地平線征程2是中國*車規級AI芯片。

產品簡介：

地平線量產的中國*車規級AI芯片——征程2，搭載地平線自主創新研發的高性能計算架構BPU2.0（Brain Processing Unit），可提供超過4 TOPS的等效算力，典型功耗僅2瓦。征程2能夠高效靈活地實現多類AI任務處理，對多類目標進行實時檢測和*識別，可*滿足自動駕駛視覺感知、視覺建圖定位、視覺ADAS等智能駕駛場景的需求，以及語音識別，眼球跟蹤，手勢識別等智能人機交互的功能需求，充分體現BPU架構強大的靈活性，*賦能汽車智能化。

征程2核心優勢在能效比和開放性方面，征程2芯片具備極高的算力利用率，每TOPS AI能力輸出可達同等算力GPU的10倍以上。征程2還可提供高精度且低延遲的感知輸出，滿足典型場景對語義分割、目標檢測、目標識別的類別和數量的需求。征程2*開放，提供從參考解決方案，到開放的感知結果，再到芯片及工具鏈的基礎開發環境，并可依據客戶的不同需求提供不同層次的產品交付和服務。

在汽車產業里，地平線作為Tier2，提供超高性價比的邊緣 AI 芯片、開放的工具鏈、豐富的算法模型樣例，為Tier1和OEM賦能，賦予汽車感知、建模的能力，實現車內車外智能化。

在汽車前裝市場，地平線已在*別自動駕駛、輔助駕駛（ADAS)、智能座艙等方向斬獲來自中國各大汽車集團的十多款定點車型的前裝定點。隨著2020年搭載征程2的長安UNI-T量產上市，地平線正式開啟了國產車規級 AI 芯片的前裝量產元年。前裝破局，意味著地平線征程芯片的商業化將迎來爆發式增長。

在汽車后裝市場，地平線的商業化落地亦在加速推進。目前，地平線已同包括首汽約車、SK電訊在內的多家國內外出行服務商、運營商達成合作，基于地平線AI芯片及算法，提供輔助駕駛（ADAS)、車內多模交互、高精地圖建圖與定位等一系列智能化解決方案，并已實現批量部署，預計未來兩三年內能夠部署上千萬輛汽車。

此外，地平線高性能、低功耗、低成本的 Matrix自動駕駛計算平臺得到了國內外自動駕駛廠商和 Robotaxi 運營車隊的青睞，目前已在海內外賦能近千輛 L4 級別的自動駕駛車輛，Matrix 已成為全球 L4 自動駕駛計算平臺的明星產品，未來兩三年將有望到達萬級規模的出貨。

全志科技高性能AI語音專用處理器R329

全志科技R329是具備深度學習高性能、低功耗、高度友好開發環境的端側智能語音AI芯片。

產品簡介：

全志科技R329芯片是高性能三重異構智能語音應用處理器，采用業界先進的半導體工藝，集成DSP、NPU、64位CPU及豐富的外設接口，創新突破了超低功耗、邊緣語音AI超級算力、多重異構通訊、多核調度等關鍵技術，處于國內先進水平。支持Tina Linux和Free RTOS雙系統通訊調度，更加方便客戶定制不同需求的智能語音方案，集成高達5路高精度ADC、3路I2S/TDM16、15路獨立配置PWM、5路UART、GMAC、IR、LEDC等接口，可滿足各類客戶的行業需求?？蓮V泛應用于智能音箱、智能家居、智能家電、智能電話會議系統、智能掃地機等領域， R329能優秀的適配語音識別等前沿技術，在智能語音交互、遠場拾音、超低能耗、邏輯分析及判斷等應用領域具強大競爭力。

華夏芯面向視覺分析和AI加速計算的高性能邊緣計算SoC（GP8300）芯片

GP8300是一款基于華夏芯自主IP、專為雙目立體視覺算法而設計的一款等邊緣計算需求的高端通用 AI芯片。

產品簡介：

面向視覺分析和AI加速計算的高性能邊緣計算SoC（GP8300）芯片

1、產品性能：

Ø 4核64位超標量CPU，2GHz主頻率，浮點支持FP16/32/64，4MB L2-Cache

Ø 1KB可變長向量計算VLV，與CPU同頻運行，浮點支持FP16

Ø 雙核GSNN AI專用處理器，2TOPS，每核內置2MB SRAM，支持FP16/INT16/INT8

Ø 8MB片內大容量緩存SRAM

Ø 支持32位/64位DDR3/4, LPDDR3/4

Ø 3路視頻輸入接口；1路視頻輸出接口

Ø 音頻輸入/輸出接口

Ø 通用數據傳輸、I/O接口

Ø 支持消費級、工業級、車規級環境溫度

Ø TSMC 28nm工藝

2、價格競爭力：GP8300采用華夏芯自主IP設計的芯片，在成本控制上同其它SoC供應商相比，少了IP授權一大項。因此，在同性能的SoC產品中，具有明顯的成本優勢。

3、技術創新：GP8300實現了在華夏芯自主指令集的超標量多核CPU和可變長向量DSP，CPU、DSP在異構計算架構下的緩存共享實現，DSP提供強大的向量計算能力，加速圖像和視覺計算。自主架構的AI處理器GSNN采用異步多核異構架構，有效地對張量計算進行加速。如在Tiny YOLO環境下，GP8300的識別速度可達60FPS。GP8300采用華夏芯全自主知識產權、4核64位超標量CPU：采用三發射、亂序猜測、動態多級流水線架構，包含 MMU，運行頻率2GHz@28nm，標量（IU & FU）計算：支持64位整數指令，支持半精度(16位)、單精度(32位)和雙精度(64位)浮點指令；具有可變長向量(VLV)計算單元：向量寄存器長度1KB，向量計算寬度256位，支持8/16/32位整數、半精度 (16位)浮點數據類型，運行頻率2GHz@28nm。

目前已取得華夏芯（GPT）H264解碼器系統V1.0、華夏芯（GPT）匯編器系統V1.0、華夏芯（GPT）鏈接器系統V1.0、華夏芯（GPT）U-boot軟件V1.0、華夏芯（GPT）Minibench測試軟件V1.0等軟件著作權。華夏芯（GPT）Minibench測試軟件是以u-boot為基礎框架，使用gpt-gcc編譯器，支持GPT架構的集成測試軟件。主要功能包括測試華夏芯（GPT） core以及各種外設IP的功能以及性能，也支持SoC的異常以及中斷的測試，同時框架可以提供一個靈活的測試框架，采用模塊化，使開發以及驗證更加靈活。支持手動測試以及自動測試，對階段性回歸測試有很大幫助。

4、客戶服務：華夏芯為客戶提供GP8300開發板、SDK和相應技術支持。其中，主機端SDK包括基于Eclipse的圖形開發環境的集成開發環境IDE（交叉編譯工具、仿真器、CPU調試工具：GPT-gdb、SoC調試工具：Debug Pod調試工具）；AI SDK工具集包括模型轉換、網絡參數評估、網絡編輯、前端算法庫生產、綜合集成，支持Caffe/Tensorflow/Darknet等開源框架，Mobilenet/Squeezenet/Shufflenet網絡，YOLO/Mobilenet-SSD Lite v1.1/Tiny-SSD Lite 目標識別網絡；開發板-核心板，70mm X 70mm，DDR3, 64-bit, 4GB，16MB SPI Nor Flash，2個連接器與擴展板連接，通過連接器從擴展板供電；開發板-擴展板，145mm X 125mm，1個HDMI輸出接口，1個SD卡插槽，1個1000M以太網RJ45，4個USB3.0，DVP/BT1120/BT656擴展連接器，可接雙目1080p@60fps攝像頭，3個RS232；1個音頻輸入，1個音頻輸出，1個RTC，1個溫度傳感器，1個JTAG調試端口，插針擴展口（3個SPI（可做GPIO），1個I2C（可做GPIO））。

5、市場銷量：面向視覺分析和AI加速計算的高性能SoC GP8300是一款真正意義上的異構計算芯片，各處理單元基于華夏芯自主統一指令集，便于實現協同計算。不僅具有成本優勢，還具備很大的性能優勢和應用開發便利，市場前景極大。GP8300已完成流片，到目前為止，華夏芯與合作伙伴已經基于該款芯片，針對智慧物流、雙光融合、一盔一帶、智慧交通、智能電網、機器人等行業開發了眾多應用解決方案。2020年，華夏芯將在計算處理器IP核領域已取得成果的基礎上，抓住新基建帶來的發展機遇，依靠創新驅動，不斷豐富行業應用解決方案，為客戶提供一整套覆蓋端、邊、云應用的高效協同的計算平臺。同時，華夏芯的目標是基于包括CPU、DSP、GPU和AI專用處理器在內的一站式處理器IP平臺，高效支持異構SoC芯片中不同處理器單元之間的協同計算和仿真編程，構建一個統一的應用開發環境和開放的異構計算生態系統。

國芯科技超低功耗AIoT芯片GX8002

GX8002具備低功耗、低成本、小體積的特性，真正為智能穿戴而生。

產品簡介：
1、產品性能：GX8002能做到在超低功耗下運行。據測算，GX8002的待機功耗只有70uW,運行時的功耗為0.6mW，平均功耗低于300uW，可能是目前業界已知功耗最低的AI芯片。GX8002支持在可穿戴以及其他設備上的語音喚醒能力，綜合喚醒率超過95%，誤喚醒率達到24小時內小于1次。同時，國芯為GX8002配套研發了AI通話降噪算法，還支持骨傳導通話降噪方案，基于深度神經網絡，實時分離人聲和噪聲，有效隔絕噪聲。除此之外，GX8002還支持聲紋識別。通過事先注冊的聲紋信息，耳機喚醒后校驗聲紋，可在很大程度上避免在噪聲環境中產生的誤喚醒，提升用戶體驗。
2、價格競爭力：GX8002的單價為0.65美元，同時可按累計采購量給予階梯優惠，將成本降到極低，做到超高性價比。
3、技術創新：GX8002主要有兩大技術突破——自研神經網絡處理器gxNPU V200和自研硬件VAD模塊。此次發布的gxNPU V200為國芯第二代神經網絡處理器，專門針對低功耗優化，計算能效是普通DSP芯片的10倍以上。支持DNN/CNN/RNN等各種模型，自動實現網絡量化壓縮，可以和Tensorflow等訓練平臺直接對接。同時，國芯設計了全新的VAD模塊，通過增加更多特征的分析來判斷人聲，具備*過濾能力，在辦公室、地鐵、馬路、咖啡館等各種場合的實際測試中，GX8002可以讓VAD待機的比例平均高達70%以上。
4、客戶服務：國芯整合了豐富的資源，包括各種TWS和可穿戴產品需要的基礎技術和算法方案，接入各*手機助手和云端平臺，打通了藍牙主芯片的合作通道，輸出完整可靠的「一站式服務」，降低了AI服務門檻，也大大的縮短客戶的研發周期。同時外置喚醒的方案，可以在客戶原有成熟產品的基礎上，相當于加上了一個語音按鍵，客戶原有的軟件和設計都可復用，讓AI的研發周期變得非常可控，有形成本和無形成本都大大降低。
5、市場銷量：GX8002為全新發布的針對智能穿戴市場的AI芯片。智能穿戴市場近年來發展迅猛，主要形態包括TWS耳機、智能眼鏡、智能手表手環等。根據IDC數據顯示，2019年，全球可穿戴市場出貨量預計將達到 2.2億臺，這一數據將在 2023年增長至3.0億臺。行業正處在快速增長階段，GX8002芯片有望迎來市場爆發。

時擎科技 AT1000系列智能計算芯片

高能效比、高性價比、靈活適應未來3-5年算法演進，支持多模態交互。

產品簡介：

1、產品性能：該產品是一款基于RISC-V指令架構的邊緣智能語音芯片，具有高能效比、高集成度、低成本的特點，可以廣泛地應用于多種AIoT的智能語音和智能控制應用場景，如智能音箱、語音控制的白色家電、智能玩具、故事書、掃地機等。

2、價格競爭力：同等算力，價格低40%——針對于智能語音處理的應用，為語音交互方面提供算力的場景，包括智能音箱、智能家電、智能故事機、語音模組等多種產品形態，AT1000的方案相較于友商-R而言，核心的算力和存儲配置更有針對性，更好的貼合語音應用的需要，整體功耗更低，性價比更高。

同等價格，資源大幅占優——AT1000無論從算力/能效比、片上存儲資源、安全解決方案、外設豐富性等各方面，均顯著優于友商-C，價格相當，性價比優勢明顯。

3、技術創新：目前市場上大多用MCU、DSP或者ASIC的傳統通用芯片解決方案，具有效率低、功耗高的缺點。時擎的方案基于RISC-V處理器可伸縮架構和拓展DSP（數字信號處理）指令集的AI邊緣計算芯片，有效率高、算力強、功耗低的優點。在相同或類似應用下，在處理性能、能耗比、成本等技術指標方面具有顯著優勢，同時可以給用戶帶來更好的使用體驗，會在未來幾年的語音芯片市場逐漸取代傳統通用芯片。具體創新點表現在：

（1）時擎方案的所有主要處理器IP（主控處理器TS-M500和Timesformer架構的blaster智能處理器），均為基于RISC-V指令集、自主知識產權的設計。在芯片設計之初就從應用和算法特點出發，進行軟硬件聯合設計，優化項目架構，結合RISC-V架構自身優勢，以及SoC級別的架構裁剪定制。大大增強了整個系統的緊耦合度，相較于其他競爭產品的“ARM+DSP+NN加速器”搭積木式的SoC架構，具有顯著優勢。根據初步評估，核心計算單元的單位面積運算效能，比國內某主要競爭對手超過50%以上。

（2）與傳統高端MCU相比，時擎方案通過引入基于RISC-V的深度定制化的神經網絡處理單元，在面向端側智能設備的典型應用中，如語音/圖像的識別和處理等，相同的工作頻率下，性能得到顯著提高。

（3）與其他通用性中低端應用處理器相比，時擎方案針對于新興的邊緣端側智能計算的要求，進行了更加有針對性的從IP到芯片級的架構優化，從而在解決人工智能應用和算法時取得更好的效能。同時，針對智能家居系統應用的需求，時擎方案對相關功能模塊進行了相應的定制和裁剪，如高性能低功耗多通道音頻ADC、硬件人聲檢測模塊，為下一代智能家居的應用提供了更具針對性的方案。

4、客戶服務：時擎科技可以為客戶提供各種靈活的合作方案，既支持與算法公司深度合作進行自有算法的移植和優化，也可以為IDH提供集成算法和SDK的芯片、乃至系統級的完整解決方案。

5、市場銷量：2020年已形成意向訂單500萬元。

時擎科技 AT5000系列智能計算芯片

高能效比、高性價比、靈活適應未來3-5年算法演進，支持多模態交互。

產品簡介：

1、產品性能：該產品是一款基于RISC-V指令架構的邊緣智能視覺芯片，具有高能效比、高集成度、低成本的特點，可以廣泛地應用于多種AIoT的智能視覺、多模態交互場景，如消費級智能攝像頭，基于3D視覺（雙目/TOF）的智能門鈴/門禁系統，各類智能家居/智慧城市設備。

2、價格競爭力：同等算力，價格低200%——針對于人臉識別、車牌識別等智能視覺的應用，如人臉識別門禁、門鎖，車牌識別攝像頭等，AT5000的方案相較于友商-R而言，核心的算力和存儲配置更有針對性，更好的貼合人臉識別應用的需要，整體功耗更低，性價比更高。

同等價格，資源大幅占優——AT5000支持基于雙目攝像頭或者TOF攝像頭的3D智能視覺，且無論從算力/能效比、片上存儲資源、安全解決方案、外設豐富性等各方面，均顯著優于友商-H，價格相當，性價比優勢明顯。

（1）時擎AT5000芯片中，基于RISC-V自研了Timesformer架構的Bumble-bee智能處理器，該處理器通過多核可編程DSP處理器融合可重構的關鍵算子處理器TME（MAC協處理器），TPE（PIXEL協處理器），可以同時支持人工智能算法和傳統圖像算法的，相較于其他競爭產品的“ARM+DSP+NN加速器”搭積木式的SoC架構，具有顯著優勢。根據初步評估，核心計算單元的單位面積運算效能，比國內某主要競爭對手超過50%以上。

（2）時擎AT5000芯片，相較于市面上同等規格的芯片，能夠額外支持3D機器視覺的需求，不僅能支持基于雙目攝像頭的3D機器視覺，且能支持基于TOF攝像頭的機器視覺。

（3）針對智能家居、智慧城市系統應用的需求，時擎AT5000在圖像視頻通路、智能計算處理能力之外，還加入了如高性能低功耗多通道音頻ADC、硬件人聲檢測模塊，為下一代智能家居的應用考量，使得整體方案能以AT5000單芯片提供多模態交互的能力。

5、市場銷量：預計2020年年底將投入市場。

億智電子機器視覺AI SoC芯片SV810

國內少有的搭載自研NPU及ISP的AI SoC、適配深度學習算法的全棧式AI產品解決方案。

產品簡介：

1、產品性能：SV810是一款應用于人臉識別出入口閘機、社區門禁、辦公室考勤、智能IPC的機器視覺AI SoC芯片。SV810搭載1.2T算力的自研AI加速單元 NPU，高效適配人臉識別和活體檢測算法，可防止黑白照片、視頻攻擊，并支持10W+人臉底庫。同時，SV810集成了自主研發的高性能ISP，利用寬動態低照度ISP設計，可在低光照環境下提供高清晰的視頻圖像畫質。

2、關鍵技術指標：

- NPU提供1.2Tops的深度神經網絡推理算力；

- 8M@30fps的ISP處理能力，采用3D降噪和數字寬動態技術，在弱光和寬動態場景下發揮*性能，同時可以處理雙路的攝像頭輸入；

- 集成圖形和圖像合成和處理單元，加速UI和視頻合成和旋轉應用；

- 先進的架構和動態調頻策略，實現系統在各種應用場景下的低功耗。深度睡眠技術可提供超低的待機功耗，大大延長了電池壽命。

基于SV810芯片的出入口閘機解決方案：

· 1.2T算力，支持10W人臉庫

· 活體檢測，防黑白照片、視頻攻擊

· 支持人證比對

· 支持人臉測溫，口罩識別

· 設備使用溫度范圍：-20~70℃

· 有效識別范圍：2m