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[原创] 二十载星光中国芯之路!中星微人工智能芯片技术有限公司董事长张韵东专访

半导体行业观察 ·2018-09-24 10:06·半导体行业观察
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中星微VIMICRO是中国集成电路行业的一名老兵,1999年由邓中翰博士创立至今,走过了近二十年,期间有辉煌也有失落,有纳斯达克上市的风光无限,也有遭遇智能手机AP集成的唏嘘感叹,更有调整产品方向进军人工智能领域的一往无前。世人皆知成业者的辉煌,却鲜有人知背后的跌宕;而这一部二十载“中国芯”的浓缩版历史,也映照着公司创始团队的绮丽人生。半导体行业观察有幸采访到张韵东先生,他作为中星微联合创始人自2001年起就在公司主导芯片研发,现任北京中星微人工智能芯片技术有限公司董事长。

PC时代的辉煌

创业之初,中星微选择了PC摄像头领域,90年代个人电脑开始普及,但内置摄像头还不是标配,多媒体化程度低,由于摩尔定律下摄像头一定能越做越小最终被PC集成,中星微看到了其中的巨大市场机会。2001年,公司首款数字多媒体芯片——星光一号诞生,一举打入最大的PC外设厂商罗技Logitech。从Made in China,到Design in China,这款自主研发的芯片,彻底结束了“中国无芯”的历史。

后续的星光系列芯片(星光二号、三号、四号),陆续进入当时几乎所有的PC厂家供应链,包括惠普、戴尔、康柏、索尼、苹果、富士通、联想等,占领了该领域全球60%的市场份额,星光系列芯片当时也成为微软操作系统免安装程序的标配。

不过,当时中星微的产品太红了,也带来了一些烦恼,张韵东回忆道,山寨产品跟风而至,特别是外挂式摄像头常使用低劣的仿制芯片,却宣称采用中星微的芯片,连芯片型号都照抄不误。为了打击抄袭者,中星微要求正版系统厂商在产品上贴上VIMICRO inside的标签,以帮助终端用户甄别。

2004年,星光一号诞生三年后,由于在关键元器件上面取得全球领跑地位,中星微获得国家年度科技进步一等奖,2005年,中星微正式登陆纳斯达克,成为中国第一家在海外上市的芯片设计企业。

智能手机时代的危与机

2003年开始,手机在全球电子产业中迅速崛起,中星微也开始布局开发手机相关的多媒体处理芯片,并于2005年推出了全球首款64位和弦铃声处理器芯片。从功能机往智能机的发展途中,中星微就意识到未来手机一定会集成摄像头和复杂的音视频处理功能,推出了手机多媒体处理芯片。因为手机的市场体量比PC还要大一个数量级,出货量飞速攀升,很快就达到几千万颗的年出货量,同时打入AT&T、Sprint等美国前几大电信运营商,和三星、LG、摩托罗拉等品牌。

然而,随着手机内芯片的不断整合,通讯芯片作为主芯片,不断地整合其他的功能,多媒体也不例外,到了2007年左右,多媒体协处理芯片很快被通讯基带芯片整合,市场不可持续,转型迫在眉睫。

围绕着多媒体处理这一核心技术,中星微创始团队开始构建新的应用方向。张韵东认为,多媒体技术在日常生活中无处不在,不仅仅是依托于PC或者手机平台而存在,它的用途之广,潜力之大,足以演进成为一个独立的平台。2008年,中星微一举杀入安防监控市场,找到一片属于自己的天地。

进入安防监控,成为赛道定义者

进入安防监控市场不仅仅是一次成功的商业转型,也是对如何发展中国半导体产业的一次重要探索。PC时代有Win-tel联盟引领风骚,手机时代有高通专利长城,长久以来,国外巨头占据了技术先机,亦成为游戏规则制定者。张韵东指出,“弯道超车”非常困难,依托市场、技术、品牌优势,大者恒大,领跑者往往甩开竞争对手越来越远。但如果换种思路,别老在别人的赛道上竞跑,而是独辟蹊径,自定赛道,是不是很快就能成为领跑者?

恰逢当时公安部提出,希望能有一个专用于安防监控的图像压缩标准,取代通用的H.264/265标准,需要在复杂环境如昏暗光线下真实记录场景,还得兼顾加密和数据安全, SVAC(Surveillance Video Audio Codec)标准应运而生。2008年中星微与公安部第一研究所合作启动该项目,两年后推出第一版标准,通过了国家标准委员会的正式版本,成为SVAC1.0,其压缩效率与当时的H.264相当。随着技术演进,2017年升级为SVAC2.0,压缩效率相当于H.265。

SVAC标准本身是公开的,任何人都可以按照其技术要求来设计相关产品,张韵东补充道,我们非常希望SVAC标准能够形成中国企业自己的竞赛跑道,因此早在制订标准之初,就由公安部和中星微牵头,联合几十家本土安防行业企业,成立了SVAC产业联盟,覆盖芯片、嵌入式、软件、设备和系统集成等整个产业链,一起把这项事业做大,健康发展。

后发优势,视频结构化的创新

近年来,大数据和人工智能技术迎来一波发展热炒,自主定义标准的后发优势也慢慢显现出来。在SVAC标准里,为了让视频可以被智能化分析,将在压缩码流中打标签制订成了标准,从而直接输出结构化的视频。

何为结构化呢?张韵东解释到,普通(非结构化)视频就是一张张图片的序列,而结构化视频与人类观察世界的方式类似,机器视觉识别的也是一个个物体。2016年,中星微发布了星光智能一号芯片,其中的神经网络处理器能够分析出视频画面中的物体(如车辆、人脸等),并识别一些行为——例如徘徊、越线、逆行等等。传统摄像头无非是一个视频信号的采集和存储系统,而星光智能一号将分析结果与视频编解码打包在一起,形成结构化的视频码流,这是机器视觉领域的颠覆性创新。视频结构化技术不仅仅可以用在安防监控,还可被应用于无人机、自动驾驶、机器人、智能家居等多个领域。

目前,星光智能一号已被广泛地用于公安部“雪亮工程”当中,在全国各地实现大规模商用。而最新推出的星光智能二号,性能比一号提高了16倍,视频更具实时性,可实现每秒30帧采集和,和对每一帧的同步人工智能分析。同时,功耗也大幅下降,单AI分析模块功耗约600毫瓦,整个SoC功耗2瓦多,非常适合嵌入式应用场景。

IoT时代,深耕嵌入式人工智能

提到嵌入式,张韵东认为,未来随着物联网的普及,必将带来一波嵌入式人工智能大规模商用的浪潮。物联网时代的信息采集节点将来都会智能化,实现智能的分析和控制,前景非常可观,中星微也非常看好这个市场。

与AlphaGo这样高算力、高功耗的服务器端AI不同,嵌入式人工智能应用需要小型化、低功耗、低成本的芯片,星光智能二号完美地符合了这些需求,摄像头本身就具备AI边缘计算功能。随着嵌入式人工智能芯片的成本不断降低,这一类应用将无处不在。除安防监控外,星光智能二号还能被用于煤矿石化核电等领域的安全生产、环境监测和保护。

星光智能系列芯片的核心模块如频编解码、ISP、NPU、数据加解密等均为100%自主知识产品,通用接口如USB等采用成熟IP,加速设计周期。此外,为了终端用户的设计方便,中星微除提供SoC外,还提供包含神经网络模型转换工具的开发包SDK,让客户能够使用高级语言进行算法开发;以及训练工具和参考算法,加快客户的Time-to-Market.

就技术本身而言,人工智能无疑是一项颠覆性技术,只是说什么时候能够实现量的突破,需要一个积累的过程。抛却资本市场的非理性因素不谈,张韵东认为,中星微从安防监控一路发展起来,在细分领域内深耕多年,当安防监控里需要智能分析,就在产品中加入了神经网络处理模块,而不是凭空炒作人工智能的概念。行业+AI,核心的还是行业应用所需的技术,以安防监控为例,首要指标是压缩的效率,省带宽,省存储空间,还有数据安全。过去,安防监控从模拟监控发展到数字监控,有人工智能加持,从数字监控跨越到智能监控,需要前端摄像头跟后端服务器配合起来才能共同完成。

贵在坚持,二十年中国芯路

从1991年获得复旦大学微电子硕士学位后加入Realtek算起,张韵东已经在芯片行业工作近三十年了,在参与共同创建中星微之前,他还曾在美国成功创立了专注音频处理的T-Square Design公司。

张韵东认为,芯片靠光砸钱是砸不出来的,必须得掌握芯片的规律,摩尔定律是一个移动着的目标,想要瞄准这个moving target并有所收获,贵在坚持。过去,硅谷的芯片设计公司起起落落,一代拳王不罕有,但代代拳王确实很难!

做芯片很辛苦,周期很长,开发一颗全新的芯片,可能要两年多时间,即使是换代升级,也要一年半。如果像现在这种比较浮躁的大环境,很多人都等不到看到自己的设计成果,就离职了。专注于一个方向,像中星微这样能够坚持20年做中国芯,把国产芯片产业做大做强,不变的是一颗初心,多年情怀。

备受关注的资本运作

2015年,中星微私有化从纳斯达克退市,在回答半导体行业观察记者公司有无A股上市计划时,张韵东表示,中星微目前的业务方向主要在国内,中国在安防监控领域已经实现了一部分全球领先。我们回来重组,也是希望能借助国内的资本市场再上一个新台阶,让自主可控的“中国芯”之路越走越稳健!

(采访/撰文:Monica)

本期采访嘉宾:张韵东

中星微人工智能芯片技术有限公司董事长张韵东

张韵东: 中星微电子共同创建人,中国神经网络处理器专家,中星微集团CTO,早年曾在美国硅谷创业后回国,首届中关村高端领军人物,国家科技进步一等奖获得者,“星光中国芯工程”副总指挥,“数字多媒体芯片技术国家重点实验室”执行主任,主持和参与制订2项国家标准,多次担任“核高基”、“973计划”、“863计划”、国家电子发展基金、国家集成电路设计专项等重大科研项目负责人。

1984年至1991年,复旦大学,获微电子硕士学位。 1991年至1996年期间,分别在台湾瑞煜(Realtek)半导体集团所控股的珠海亚力(Arestek)电子有限公司和美国Avance Logic,Inc.从事游戏机芯片和PC图形/图像加速芯片的设计工作。其设计和领导设计的(32-bit游戏机主控+音视频)处理芯片一直销售至今,为后来的珠海炬力(Action)半导体公司创下几千万美元的利润。 1996年,共同创立了美国T-Square Design,Inc.并带领团队设计了拥有专利的Wave-table Synthesis(波表合成)的声音处理器,以IP核(知识产权)的方式授权给美国国家半导体National Semiconductor,美国Trident半导体,美国ESS半导体和台湾矽统(SiS),台湾扬智(Acer Lab)等多家知名半导体芯片公司,曾获全球PC音频处理50%以上的市场份额。 自2001年加入中星微电子集团成为共同创建人,凭借多年研发团队管理经验和对产品应用市场的把握,从"星光中国芯"工程,到SVAC视频编解码标准,再到中国首款嵌入式神经网络处理器(NPU)芯片量产,成功引领公司产品技术战略的一次次完成质的飞跃。其中,仅"星光中国芯"工程就申请了500多项国内外技术专利,形成了一个完整的涵盖多媒体数据结构、处理算法、芯片架构、高速低功耗超大规模集成电路设计、以及嵌入式系统软件技术的数字多媒体SoC芯片技术体系,率先将"中国芯"大规模打入国际市场,芯片被苹果、三星,LG等国际知名企业大批量采用,在国际市场的销售量目前已突破一亿枚。作为“星光中国芯”工程副总指挥,先后荣获北京市科学技术奖一等奖、国务院授予的国家科学技术进步奖一等奖、信息产业部授予的信息产业重大技术发明奖。在视频监控产品领域,立足于从标准研发入手,带领团队制定适用于监控行业的视频解码标准-《安全防范监控数字视音频编解码技术要求 GB/T25724-2010》(简称SVAC标准),并推动其为国家标准,目前SVAC产品已在全国多地平安城市项目和各类行业项目所采用。针对安全监控夜视的特定需求,带领团队成功研发出全球首款高清低照度摄像机,也获得市场高度关注。2016年11月领导制订的《信息技术生物特征识别应用程序接口的互通协议》成为国家标准开始实施。2016年带领研发团队成功量产的嵌入式神经网络处理器芯片(NPU)颠覆了传统芯片设计架构,采用“数据驱动并行计算”的架构,极大地提升了计算能力与功耗的比例,特别擅长处理视频、图像类的海量多媒体数据,使得人工智能在嵌入式机器视觉应用中可以大显身手,已成功在视频监控领域实现产业化,并可广泛应用于智能驾驶辅助、无人机、机器人等嵌入式机器视觉领域。 曾多次担任国家863计划,973计划,核高基专项,工信部电子发展基金等重大科研项目的负责人。目前同时兼任数字多媒体芯片技术国家重点实验室执行主任。2011年12月,获评为“北京市首届中关村高端领军人物”。2016年7月受聘为中国工程院中国信息与电子工程科技发展战略研究中心专家委员会特聘专家。  简历: 1984年-1991年,复旦大学,微电子,获硕士学位。 1991年-1996年,台湾瑞煜(Realtek)半导体公司美国及中国分部,设计经理。 1996年-2000年, 美国科广(T-Square)公司,创始人之一。 2001年至今,中星微电子集团共同创建人 先后担任副总裁,资深副总裁,首席技术官。 2010年10月至今 , 数字多媒体芯片技术国家重点实验室,执行主任。 2016年7月至今,中国工程院中国信息与电子工程科技发展战略研究中心专家委员会,特聘专家。

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