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近日,中國國際半導體高層峰會CISES在上海成功召開。CISES是世界規(guī)模最大的半導體制造產(chǎn)業(yè)高級管理人員聚會,致力于幫助美國,歐洲和亞洲公司之間開展業(yè)務連接。

愛芯元智創(chuàng)始人兼CEO仇肖莘博士受邀參加峰會,并在現(xiàn)場發(fā)表了題為《人工智能視覺芯片的差異發(fā)展之路》的主題演講。在演講中,仇肖莘博士向大家介紹了愛芯元智的發(fā)展歷程,并與業(yè)界學者、專家分享了AI視覺芯片發(fā)展的相關(guān)技術(shù)和前景。

愛芯元智成立于2019年5月,致力于打造世界領(lǐng)先的AI芯片。公司專注于高性能、低功耗的人工智能處理器芯片研發(fā),并自主研發(fā)面向推理加速的神經(jīng)網(wǎng)絡處理器IP。這樣的定位也使得愛芯元智專注于圖像和視頻處理的相關(guān)領(lǐng)域,其芯片主要應用在端側(cè)和邊緣側(cè)?！皭坌驹蔷劢褂诟兄陀嬎氵@兩大關(guān)鍵技術(shù),感知和計算所衍生出的產(chǎn)品和發(fā)展方向,就是AI視覺處理芯片和端側(cè)基礎算力平臺?！背鹦ぽ繁硎?。

從2019年成立至今,2年多的時間中,愛芯元智已經(jīng)完成了兩款芯片的研發(fā)。其中,AX630A是愛芯元智自主研發(fā)的第一款高性能、低功耗的人工智能視覺處理器芯片,僅用時 9個月即實現(xiàn)流片,并一次成功,該芯片目前已正式出貨商用。第二顆芯片 AX620A也已在今年 7月成功點亮,目前市場推廣工作穩(wěn)步開展中。

用AI拓展行業(yè)“天花板”愛芯元智讓“視界”有了新思路

仇肖莘認為,近幾年來,邊緣側(cè)、端側(cè)人工智能應用開始變得紛繁多樣,人工智能算法也日趨普遍,“可以說業(yè)界已經(jīng)來到了爆發(fā)的前夜”,而視覺又是人工智能應用的重中之重。因此,如何將AI應用于圖像畫質(zhì)提升,也成了時下破題的關(guān)鍵。

在過去的十幾年間,ISP圖像信號處理一直都固守著傳統(tǒng)的硬件處理單元設計,發(fā)展緩慢,且傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)觸達了性能天花板,難再突破。而愛芯元智作為一個新興公司,決定設計自己的ISP,并奮力趕超業(yè)內(nèi)高端產(chǎn)品性能。

如何做?他們選擇用AI的方式顛覆傳統(tǒng)ISP設計,從而拓展行業(yè)“天花板”?！皞鹘y(tǒng)的ISP流水線pipeline有十幾到二十個模塊,我們將ISP流水線中最重要的幾個模塊,包括高動態(tài)、3D降噪等AI化處理,將AI處理融入到ISP流水線中?！背鹦ぽ吠嘎?基于AI模型的靈活性,使得愛芯元智能夠在硬件已經(jīng)固定的情況下,不斷地優(yōu)化算法。一個直接結(jié)果是,AX630A從2020年7月31號回片到現(xiàn)在,芯片模型每半個月更新一版效果,“效果是質(zhì)的飛躍”。

“如果用傳統(tǒng)的方式,我們沒有辦法在第一代芯片就達到行業(yè)內(nèi)迭代了十多年的高端水平。但通過AI定義ISP,我們的第一代芯片已經(jīng)追趕上了行業(yè)高端ISP,并且在某些性能上實現(xiàn)了超越”,仇肖莘說。

軟件定義ISP的好處是顯而易見的。例如在同時面對智能手機和智能交通兩個完全不同的市場時,芯片公司就能夠用同一顆芯片實現(xiàn)對兩個市場的覆蓋,這對生產(chǎn)力是極大的提升。盡管如此,在愛芯之前,幾乎沒有企業(yè)成功實現(xiàn)過AI ISP,其原因在于AI ISP對于大算力的需求。

當前,業(yè)內(nèi)不少NPU芯片廠商在標稱算力的宣傳上達到了令人吃驚的程度,但在實際應用中,受制于“數(shù)據(jù)墻”問題,很多數(shù)據(jù)是無法實現(xiàn)“搬運”的,導致的直接后果,就是NPU計算單元在大部分時間內(nèi)都處于閑置狀態(tài),計算效率不高,有效算力大幅度低于標稱算力。

愛芯元智的思路則是從解決數(shù)據(jù)搬運和數(shù)據(jù)墻的問題出發(fā)。不過,并非采用存算一體架構(gòu),而是通過自研混合精度NPU的方式,降低需要搬運的數(shù)據(jù)量。愛芯的芯片能夠在單位面積內(nèi)提供數(shù)倍于傳統(tǒng)NPU的等效算力,且更易于投入實際應用中。

ISP+NPU聯(lián)合設計打造世界先進水平的“樣板間”

愛芯元智除了對AI ISP進行具有顛覆性的設計之外,還將ISP和NPU進行聯(lián)合設計,盡量減少對DDR的需求,讓NPU的性能能夠提高到50以上?！拔覀兏鼜娬{(diào)AI算法和芯片設計的協(xié)同概念?！?/p>

仇肖莘表示,基于對AI算法的理解,算法工程師可以提供算法網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)、量化需求、算子需求、內(nèi)存訪問需求等多種信息給NPU架構(gòu)設計師。同理,NPU架構(gòu)設計師也可以提供硬件加速、數(shù)據(jù)流優(yōu)化、存儲優(yōu)化、量化限制、硬件限制等信息給算法工程師,在兩者之間不斷迭代的過程中,算法和硬件設計同時得到了優(yōu)化。

通過感知+計算,基于算法、芯片、產(chǎn)品的垂直整合,結(jié)合混合精度NPU+AI ISP兩大自研IP,愛芯元智可提供全棧式的解決方案,一方面進行高效的數(shù)據(jù)采集,一方面提供強大的算力,再加之獨特的暗光圖像視頻處理能力、密集場景下的智能分析能力、多路視頻結(jié)構(gòu)化處理能力,可是其產(chǎn)品可廣泛適用于智慧城市、智慧零售、智能社區(qū)、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)設備等多個領(lǐng)域。相信在不遠的未來,憑借自研技術(shù)和產(chǎn)品落地,愛芯元智將實現(xiàn)讓“AI芯片新物種飛入尋常百姓家”的技術(shù)理想。