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谁在推动国产半导体 IP 突出重围?

发布人: 沙皇国际 来源: 沙皇国际平台 发布时间: 2020-12-18 09:57

  近年来,随着视频、图像处理等行业逐渐向网络化、高清化、智能化方向发展,ISP 芯片市场需求逐渐提升。

  ISP(Image Signal Processor)芯片目前广泛应用在我们每个人的智能手机当中,主要是对图像传感器采集的信号进行处理,最终得出经过线性纠正、噪点去除等处理后的结果,对画面做不同程序的增强和改善,直接影响画质的优劣。

  当然,除了消费类产品和嵌入式设备外,其应用领域也包含智能驾驶、安防等众多领域,可以说图像信号的获取和处理的需求广泛存在。一般来说 ISP 是集成在 AP 里面,提升厂商差异化竞争力。但是随着需求的变化,的 ISP 开始出现,实现更灵活配置的同时,弥补了 AP 芯片内 ISP 功能的不足,ISP 芯片的重要性日益显著。

  以前传统的成像设备都是基于“人眼看图像”在做研发,如今,通过机器识别图像的视觉时代开始了。在行业发展背景和趋势下,安谋中国研发团队经过多年缜密调研及精心打磨,于近日推出了全新“玲珑”i3/i5 ISP 处理器。

  安谋中国产品研发常务副总裁刘澍向与非网等介绍道,“玲珑” i3/i5 ISP 处理器特别针对安防场景对图像的需求进行了优化,有针对性地提升了降噪、动态范围、清晰度等主要指标,具有高画质、低延时、高兼容性、易扩展、面积精简和低系统带宽等特点,该款 ISP 处理器可广泛适用于安防、AIoT 及智能汽车等领域的视频、图像处理工作,满足不同场景的数据处理需求。

  从视频到人工智能,从人脸识别到无人驾驶,面对应用场景越来越丰富,对图像处理器带来很多挑战。从过去大家更多地关注拍照效果,到未来摄像头无处不在,不仅是手机、车载、安防,也将出现在各种家居场景中,图像处理迎来了场景性问题。此外,由于图像效果需要镜头、ISP、AI 等很多不同技术的协同融合,不同技术搭配也会产生不同的效果。这使得各种不同场景的需求对 ISP 提出了更高的要求。

  刘澍表示,“依照不同场景的数据处理需求,‘玲珑’ ISP 处理器划分为多个系列产品。此次发布的 i3 系列主要针对低功耗的轻量级应用场景,支持 2K 视频处理及单视频信号接入处理;i5 系列主打中高端市场应用,支持 4K 视频及多视频信号接入处理。”

  目前,“玲珑” i3 / i5 ISP 处理器均已可向客户交付。未来,“玲珑”ISP 处理器还将推出更多差异化的产品系列,全面覆盖市场。

  半导体 IP(Intellectual Property)指在集成电设计中,经过验证的、可重复使用且具备特定功能的集成电模块,能够帮助降低芯片开发的难度、缩短芯片的开发周期并提升芯片性能,是集成电产业链上游关键环节。通常由第三方开发,主要客户是设计厂商。

  半导体 IP 大致分为处理器 IP、接口 IP 和物理 IP 三类,其中处理器 IP 占据半导体 IP 市场主要份额。处理器 IP 是一种数字电,用于完成取指令、执行指令及与存储器和逻辑部件交换信息等操作,主要包括中央处理器 IP(CPU IP)、图形处理器 IP(GPU IP)、神经网络处理器 IP(NPU IP)、视频处理器 IP(VPU IP)、数字信号处理器 IP(DSP IP)、图像信号处理器 IP(ISP IP)六大类。

  据市场分析公司IPnest 数据,2019 年全球半导体 IP 市场规模约 39.4 亿美元,同比增长 5.2%;其中前十大供应商合计占比 78.1%,大多数业内耳熟能详的 Arm、Synopsys、Cadence、imagination 等 IP企业多为美国和英国公司,只有芯原股份一家企业位列 top10 榜单。

  分析全球巨头的发展可见,聚焦细分领域做强+推出新产品 / 外延并购是实现增长的主要策略。国外企业大者恒大的格局背后,则是中国绝大部分芯片高度依赖海外 IP 授权的现实,反映出中国在 IP 市场不高的话语权。

  当前国产 IP 的产业影响力相对较小。目前中国仅有芯原股份、寒武纪、华大、橙科微、IP Goal 和 Actt 等少数几家 IP 厂商。从各家业务情况可以看出,国内厂商目前提供的主要是接口 IP,处理器 IP 产出较少。但近年来国产厂商在 AI 方面进展较快,以寒武纪为代表的国内厂商在 NPU IP 方面已有了较强的影响力;地平线的 BPU IP 产品亦表现不俗。

  但总体来说,国内的 IP 产业依然较为薄弱,IP 公司整体规模较小,在高端领域缺乏话语权,特别是 CPU 方面,还有待突破。

  安谋中国本次最新推出的“玲珑”i3/i5 就属于 ISP IP,作为中国领先的集成电产品的 IP 开发与服务平台,安谋中国依托 Arm 世界领先的生态系统资源与技术优势,立足本土产业创新与客户支持。

  刘澍表示,“玲珑”ISP 处理器属于安谋中国最新推出的“玲珑”多产品线,由安谋中国本土团队自主研发,是继“周易”、“星辰”、“山海”之后第 4 条自主 IP 产品线,“玲珑”ISP 处理器的推出进一步完善了安谋中国在芯片设计 IP 领域的业务布局,提升了安谋中国对本土客户快速响应、全面支持的技术保障能力,更好地支撑了安谋中国赋能本土创新、支持中国芯片产业发展的战略。

  国内半导体 IP 薄弱的背后是中国天然缺乏 IP 基因的无奈。若要突破,不仅技术上需要时间和资金投入,还需要考虑市场、兼容性和差异性等方面的问题。

  安谋中国这次推出的“玲珑”系列,与 Arm 的 Mali C 系列 ISP 处理器之间有何差异?刘澍指出,Arm 的 Mali C 系列产品线主打高端市场,是目前唯一通过车规认证的 ISP 产品; 而“玲珑”ISP 产品则锁定中国市场,主要是展现多场景、高效能的特点。由于两者都是经过 Arm Cortex 框架认证,未来使用 Arm 的 ISP 客户要转移到“玲珑”ISP,预计迁移的成本不会太高。

  另一个特点是,安谋中国做每一款处理器 IP 时,都会强调客户的可配置化、可订制性,如之前的“星辰”CPU 有用户自定义指令集、“周易”AIPU 会有人工自定义的算子,这款“玲珑”ISP 产品也不例外。据了解,“玲珑”ISP 在各个领域给了客户一定的选择的空间,甚至还配备了一些客户定制的接口,从而帮助客户达到两方面的目的:第一、使他们的产品有更多的差异化。第二、使他们可以在不同的应用场景、传感器、模组、光线以及周边等条件下,能够有更大的可扩展、可定制空间,做出非常有特色的产品。

  谈到与竞争对手的优势,刘澍进一步强调,除了 ISP 处理技术之外,“玲珑”多 IP 中未来还会包含 VPU,将与安谋中国和 Arm 的 CPU、GPU、AI、Display 等 IP 产品系列形成系统协同的解决方案。从一个视频流到 ISP 的输入,再到 GPU 的处理、VPU 解析、AI 在里的分析和运算,到最后的解析和输出,整个数据流在 SoC 里面是个非常复杂的过程,单靠一个单点产品在今天已不是对视频处理的最佳方式。

  因此,安谋中国定义整个系统产品时,考虑的不仅是单点技术,更多是如何通过系统整合,提供完整的优化方案。近年来安谋中国的 IP 产品阵列日益丰富,如今已包括“周易”AIPU、“星辰”CPU、“山海”安全平台、“玲珑”ISP 处理器,既考虑整体图像处理流程的 IP产品设计,同时叠加了广大应用所关心的安全性、隐私性、内容管等方面的特色。

  不难看出,面对行业挑战和机遇,IP 公司之间的竞争,除了各家技术上的独特性,更多的是在于其建立生态的能力,即如何联合合作伙伴建立 IP 核 - 芯片 - 应用的一体化生态,从而形成高壁垒。

  目前,中国已成为全球最大的半导体供应和消费市场。同时,在国产替代浪潮之中,以及政策、资金等支持之下,国内芯片创业公司和芯片设计项目近年来也快速增长,无疑也为 IP 市场带来助力。有市场咨询机构 IBS 预测,全球半导体 IP 市场将在 2027 年达到 101 亿美元。

  与巨大的市场空间相对应的,是当前国内行业现状,我国目前绝大部分的芯片都建立在国外公司的 IP 授权或架构授权基础上,核心技术和知识产权的受制于人具有较大的技术风险。由于这些芯片底层技术不被国内企业掌握,在安全问题上得不到根本保障。

  IP 和芯片底层架构国产化是解决“自主、安全、可控”困境的有效途径,市场对国产芯片的“自主、安全、可控”的迫切需求为本土半导体 IP 供应商提供了发展空间,但对于尚未成气候的国产 IP 市场而言,想要获得更高话语权并不容易。

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