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| 本文作者： 余快 | 2021-07-07 17:29 |
席卷全球的缺芯大潮，讓"芯片"、"缺芯"幾乎舉國皆知。
在轟轟烈烈的國產(chǎn)替代浪潮中，除了備受關(guān)注的后端處理器芯片，作為數(shù)據(jù)的直接來源，前端傳感器芯片也將成為未來的重頭戲。
傳感器芯片領(lǐng)域，長久以來都是國外半導體巨頭的盛宴，中國嚴重依賴進口，中高端產(chǎn)品的進口占比達80%。
這讓傳感器芯片的國產(chǎn)替代這條路，雖然步履稍顯蹣跚，但也更加篤定。
籍由此，AI掘金志與視覺傳感器芯片初創(chuàng)公司銳思智芯的CEO鄧堅進行了一場對話，借其視角一探該市場現(xiàn)況。
"銳思智芯2019年才成立，是否會覺得時機較晚？"
銳思智芯CEO鄧堅認為，其實不晚，甚至恰是時候：因傳統(tǒng)圖像傳感器用于機器視覺存在缺陷。
此前市場大多聚焦于后端處理芯片，AI也更多基于此升級賦能；但前端的傳感器芯片發(fā)展緩慢，現(xiàn)在已經(jīng)成為機器視覺進一步升級的瓶頸。
具體來看，當下市場需求，前端傳統(tǒng)CIS的幀率、數(shù)據(jù)量和動態(tài)范圍三個核心要素已經(jīng)難以滿足計算機視覺的需求。
首先，幀率有限。
傳統(tǒng)CIS是對場景內(nèi)所有物體無差別地進行采集，然后以幀為單位的圖像進行信號處理后輸出到后端。
這個過程中，從曝光到數(shù)模轉(zhuǎn)換，再到數(shù)據(jù)傳輸都需要時間，過程耗時越長，形成圖像的幀率也就越低。
而幀與幀之間的因非連續(xù)性造成的信息缺失，增加了機器判斷的難度。
第二，數(shù)據(jù)量大但有效性低。
通常傳統(tǒng)CIS圖像分辨率在百萬像素以上輸出幀圖像，數(shù)據(jù)量非常大。而每幀之間存在大量的重復冗余信息，如不變的背景圖像。由此產(chǎn)生了龐大的數(shù)據(jù)量，但有效性非常低。
第三，動態(tài)范圍不足，環(huán)境的適應(yīng)能力弱。
傳統(tǒng)CIS的動態(tài)范圍一般不超過70dB，遠小于人眼的動態(tài)范圍。在明暗變化很劇烈的情況下，傳統(tǒng)視覺傳感器經(jīng)常會失效。因此，在機器視覺的應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)環(huán)境光影響機器判斷的情況。
鄧堅表示，傳統(tǒng)圖像傳感器帶來的視覺系統(tǒng)本就不是為機器視覺而生，甚至很多特性與機器視覺的需求背道而馳。
以智慧城市的車輛識別應(yīng)用為例，安裝監(jiān)控攝像頭的目的，是為了準確捕獲并識別車輛和駕駛員信息。
但在車輛高速運動以及拍攝環(huán)境都不可控的場景下，傳統(tǒng)圖像傳感器不僅因低幀率和"超載"的數(shù)據(jù)量影響了圖像瞬時截取，成像模糊成常態(tài)，也常因動態(tài)范圍的限制，使得圖像常出現(xiàn)過曝或清晰度不足的問題。
在過去十幾年的拍攝時代，傳統(tǒng)CIS的目標是拍出給人看的、色彩豐富的、靜態(tài)的圖片。但在人工智能時代的大背景下，機器視覺對傳感器的幀率、數(shù)據(jù)量、動態(tài)范圍以及功耗都有很高的要求，唯有革新前端CIS，才能更好地促進后端AI的發(fā)展。
銳思智芯認識到這一點，采用"Hybrid Vision"技術(shù)，研發(fā)出仿生視覺傳感器芯片ALPIX。
ALPIX的目標，正是以機器視覺為核心，基于視覺傳感器端進行革新。
銳思智芯ALPIX芯片
銳思智芯成立于2019年7月，是一家專注于新一代計算機視覺傳感領(lǐng)域的芯片研發(fā)及整體方案提供商。
銳思智芯從新型傳感器與機器視覺行業(yè)的發(fā)展狀態(tài)切入，自主研發(fā)了仿生視覺傳感器芯片ALPIX。
在行業(yè)中，與ALPIX類似的仿生視覺傳感器也稱為Event-based camera (事件驅(qū)動型相機)。
與傳統(tǒng)圖像傳感器基于快門曝光，以幀的形式輸出圖像信息不同，仿生視覺傳感器芯片是模仿人眼視網(wǎng)膜的工作原理，每個像素獨立工作，通過感知外界光強變化，輸出變化的脈沖信號，而光強無變化即不輸出。這個輸出的變化信號又稱為事件信號。
傳統(tǒng)CIS與事件驅(qū)動型相機工作原理示意
與傳統(tǒng)CIS相比，仿生視覺傳感器具有速度快(>5000 幀/s)、功耗低(幾十mw)、數(shù)據(jù)量少、動態(tài)范圍大（>120dB）的特點，能很好解決前面所述計算機視覺當前面臨的一些痛點。
這些都使得仿生視覺傳感器一經(jīng)面市就引來巨頭們增資加持，比如三星、索尼、華為、博世等皆進行相關(guān)芯片及應(yīng)用的研發(fā)，而法國的創(chuàng)業(yè)公司Prophesee創(chuàng)立之初也獲得Intel、博世等大廠投資。
然而在實際使用過程當中，很多場景既需要事件流信號來做快速預判，也需要傳統(tǒng)圖像來做精細判斷。
銳思智芯意識到，融合仿生視覺傳感器芯片及高端圖像傳感器芯片技術(shù)，或許是個突破口。
他們據(jù)此思路，將仿生視覺傳感器芯片及高端圖像傳感器芯片技術(shù)融合，創(chuàng)造了"Hybrid Vision"技術(shù)。并基于該技術(shù)設(shè)計研發(fā)芯片ALPIX，既可輸出事件流信號，也兼容輸出高質(zhì)量的圖像信號。
這種二合一的功能，擁有仿生視覺傳感器的低功耗、高速、數(shù)據(jù)效率高、動態(tài)范圍高的特點。并且與同類競品相比，ALPIX有效提高了芯片信噪比，改善噪聲問題及暗光性能，滿足客戶的性能需求。
同時還可以輸出傳統(tǒng)圖像信號，與現(xiàn)有的機器視覺算法完全兼容，讓客戶更易于開發(fā)相關(guān)算法及應(yīng)用 ，且有效降低視覺系統(tǒng)方案的成本。
此外，由于底層芯片結(jié)構(gòu)的不同，ALPIX在同樣工藝情況下，像素面積更小，意味著更低的價格，更適合用于消費電子。
"市場上對這種融合的視覺傳感器有非常大的需求，但是至今還沒有能實現(xiàn)產(chǎn)品化的方案?，F(xiàn)有的仿生視覺傳感器雖然有些可以輸出圖像信息，但是其質(zhì)量達不到跟傳統(tǒng)CIS對標的程度，因此很多應(yīng)用無法落地。"鄧堅表示。
以上改善，都是安防監(jiān)控、消費電子、手機、機器人、自動駕駛等等領(lǐng)域目前所需。
以安防為例，當前的安防系統(tǒng)，主要還是將前端的海量圖像數(shù)據(jù)傳輸至后端服務(wù)器或云端進行存儲或計算。
由于數(shù)據(jù)量太大，導致傳輸、存儲及計算成本過高，并且很難進行數(shù)據(jù)追溯。
鄧堅表示，基于ALPIX，可以在終端設(shè)置smart trigger（智能觸發(fā)）功能，基于特定事件喚醒整個監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過邊緣AI基于事件信息提取特征數(shù)據(jù)并標注，將數(shù)據(jù)高效傳輸給云端進行存儲和計算，大幅下降整個系統(tǒng)的傳輸、存儲、計算及檢索的成本。
此外，由于ALPIX的高動態(tài)范圍，使其在極端光照環(huán)境亦可連續(xù)地監(jiān)控場景內(nèi)人及物的變化，解決傳統(tǒng)CIS環(huán)境適應(yīng)力不足的痛。
ALPIX在安防領(lǐng)域應(yīng)用示意
在智能家居領(lǐng)域，AlPIX的特性還可滿足用戶對隱私保護、低功耗、低系統(tǒng)成本等需求。
比如，ALPIX可以選擇只輸出事件流信號給機器"看"，可用于看護、育嬰等應(yīng)用場景里的私密場所進行特定事件的探測及報警功能；還可用于智能門鎖、門鈴，通過事件流信號判別是否有人到訪，再打開圖像信號傳輸給用戶；又或者用于空調(diào)、電視上，進行智能喚醒、智能調(diào)風或手勢控制。
ALPIX在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用
在自動駕駛領(lǐng)域上，相比傳統(tǒng)傳感器，因ALPIX傳感器從感知到制動所需的時間大大減少，縮短了汽車剎車時的反應(yīng)時間，減少剎車距離，進一步提高行車安全；在動態(tài)范圍上，ALPIX在像素設(shè)計上進行了優(yōu)化，即便汽車在出隧道或夜間行駛時，也不會因環(huán)境的光線條件變化使得傳感器失效。
作為機器視覺系統(tǒng)信息的直接來源，圖像傳感器與機器視覺有著"榮辱與共"的血脈關(guān)系。它決定了收集數(shù)據(jù)的有效性和質(zhì)量，也間接決定了整個系統(tǒng)的能力。
"如果數(shù)據(jù)源頭不佳，后端算法再高強大，都很難去彌補源頭上信息的詮釋。"鄧堅補充說。
如今已有多家知名公司投身仿生視覺傳感器芯片領(lǐng)域，如Sony（收購瑞士 Insightness)、 三星（投資瑞士 Inivation）、法國的 Prophesee 等。
中國不少大佬顯然早也意識到了這一點，當銳思智芯帶著特有的技術(shù)實力出現(xiàn)時，也吸引來產(chǎn)業(yè)鏈上巨頭的目光。
市場潛力、技術(shù)稀缺性、產(chǎn)品化能力是大多數(shù)投資方考慮的核心要素。
近日銳思智芯宣布完成近億元 Pre-A 輪融資。投資方中，有?？低?、耀途資本、追遠創(chuàng)投、訊飛創(chuàng)投、舜宇中央研究院、全志科技、同創(chuàng)偉業(yè)，此外老股東聯(lián)想創(chuàng)投、中科創(chuàng)星持續(xù)跟投。
銳思智芯挑的這塊地，既是蘊藏潛在萬億市場的寶庫，也是各大國際汽車廠商、手機廠商角逐的地盤，這江湖，波譎云詭，也著實險惡。
長期以來，CMOS市場被索尼、三星等日韓廠商主導。IHS Market數(shù)據(jù)顯示，目前全球CMOS圖像傳感器市場，索尼的市場份額為50.1%，三星為20.5%，兩個頭部廠商就占據(jù)了超過70%的市場份額。兩大巨頭在傳感器領(lǐng)域建立起銅墻鐵壁，割據(jù)一方。
同時，三星和索尼通過兼并、收購等方式積極整合新的傳感技術(shù)，迅速進入新的傳感器領(lǐng)域。
"這幾年他們把可以收購的技術(shù)、公司都進行了收購。"鄧堅說。
技術(shù)的稀缺性、技術(shù)高門檻，讓愿意深耕且能作出成績的企業(yè)寥寥。
年輕的銳思智芯如何抗衡？
技術(shù)是銳思智芯的決戰(zhàn)武器之一。
據(jù)悉，其目前已經(jīng)申請超10項核心專利(歐盟及PCT專利)，將從底層原理、數(shù)據(jù)格式等方面全方位保護公司的核心技術(shù)。
"在視覺傳感器AI芯片領(lǐng)域，我們應(yīng)該是中國唯一一家擁有完整核心技術(shù)獨立自主專利的公司。"
銳思智芯雖然不足兩歲，團隊成員的資歷卻并不"年輕"，實力強勁：
既有劍橋、瑞士蘇黎世聯(lián)邦高等理工學院、曼切斯特大學等知名院校的科研派，又有CSEM、NXP、ARM、安森美、飛思卡爾、Magic Leap、Intel等世界知名企業(yè)的技術(shù)派、經(jīng)驗派。
要知道，國際上該技術(shù)研究機構(gòu)主要有瑞士聯(lián)邦理工大學(ETH)、麻省理工大學(MIT)等，而銳思的技術(shù)源頭就在瑞士，此前在此領(lǐng)域積累頗深。
"傳感器芯片的設(shè)計鏈長，注重時間積累，事件相機上，團隊至少有7年以上的經(jīng)驗。"
而三星和索尼等以收購為核心戰(zhàn)略，一部分原因也因此前積累較少。
再者，與競品相比，銳思智芯技術(shù)特點獨特。
鄧堅表示，"Hybrid Vision"技術(shù)使其芯片ALPIX可同時輸出事件流信號及傳統(tǒng)圖像信號，更適合各種類型場景的視覺感知需求。并且用戶開發(fā)難度降低，整個視覺系統(tǒng)的成本也有所下降。目前這是競品還不具備的特點。
第三，市場夠大。機器視覺領(lǐng)域之廣，涉及消費電子、監(jiān)控、自動駕駛、工業(yè)應(yīng)用等等領(lǐng)域。
據(jù)Yole Development報告顯示，2019年全球CIS市場規(guī)模約193億美元，預計2021年達230億美元。
但是如此廣闊的市場，卻沒有真正的從信息采集端的智能化的解決方案，仿生視覺傳感器芯片作為變革性技術(shù)，未來市場潛力不俗。
市場足夠大，容納得下足夠多的玩家，這是三星、索尼們的機會，也是銳思智芯們的機會。
據(jù)悉，目前銳思已經(jīng)有2顆芯片，目前正在迭代優(yōu)化，即將進入量產(chǎn)階段。
芯片缺貨至此，作為一個創(chuàng)業(yè)公司為何能拿到產(chǎn)能？
鄧堅解釋，傳感器產(chǎn)能的確非常有限，但這又是一個非常被看好的市場，各大代工廠愿意開放一部分產(chǎn)能給其看好的擁有新型傳感器技術(shù)的初創(chuàng)公司。
機器視覺已無處不在。據(jù)統(tǒng)計，全世界80%的數(shù)據(jù)都是視頻圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，其體量將持續(xù)擴大。專家預測，全球機器視覺技術(shù)市場規(guī)模將于2023年增至248億美元。
"產(chǎn)品不是設(shè)計出來的，產(chǎn)品是用出來。"鄧堅強調(diào)，一個新的技術(shù)沒辦法去改變生活，只有新的產(chǎn)品才會改變生活。
在巨頭布陣的市場中求生存，銳思對前輩保持尊敬同時，也不放棄自身的信仰，他們以夯實技術(shù)為基，在實踐的應(yīng)用中不斷反饋、優(yōu)化，努力把技術(shù)變成一個優(yōu)秀的產(chǎn)品，一個能改變生活的產(chǎn)品。
未來，機器人、智能手機、無人駕駛、無人機、安防等領(lǐng)域，潛在市場規(guī)模在萬億級。
這個浩瀚的市場，未來的機器感知時代，需要更多的銳思智芯。雷鋒網(wǎng)雷鋒網(wǎng)雷鋒網(wǎng)
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