專訪中科院半導(dǎo)體研究所研究員吳南健：人工智能視覺系統(tǒng)芯片將顛覆產(chǎn)業(yè)格局

每經(jīng)記者 張韻    每經(jīng)編輯 梁梟    

圖片來源：攝圖網(wǎng)

“大多數(shù)人對(duì)AI視覺芯片有些誤解，認(rèn)為做圖像處理芯片的AI企業(yè)就掌握了全部的視覺技術(shù)，其實(shí)不然。”在中國，視覺獨(dú)角獸的競(jìng)逐讓視覺處理技術(shù)得到長足發(fā)展，近幾年也正逐步應(yīng)用于智能手機(jī)、安防監(jiān)控、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療成像、智能制造等領(lǐng)域。

不過，視覺處理芯片離不開信息的獲取，必須依賴圖像傳感器。自人工智能技術(shù)帶來芯片市場(chǎng)“去中心化”的機(jī)遇后，各種功能型芯片紛紛涌現(xiàn)。4月28日，中科院半導(dǎo)體研究所研究員吳南健博士向《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者表示，所謂視覺芯片，實(shí)際上是一種具有高速圖像采集和實(shí)時(shí)圖像處理功能的片上集成系統(tǒng)芯片。

吳南健是中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員，負(fù)責(zé)和領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)完成芯片40余款。2011年他與團(tuán)隊(duì)成功研制出新型視覺芯片并發(fā)表論文，但截至目前尚未有企業(yè)實(shí)現(xiàn)“圖像傳感器+視覺處理器”集成式芯片的大規(guī)模量產(chǎn)。

“這必將顛覆現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)格局。”對(duì)吳南健的專訪是在首屆長三角全球科創(chuàng)項(xiàng)目集中路演期間，而這也是人工智能視覺系統(tǒng)芯片項(xiàng)目的第一次路演。視覺系統(tǒng)芯片如何走向商業(yè)化運(yùn)作？到何時(shí)才能為產(chǎn)業(yè)界所接受？吳南健表示：“大型企業(yè)不敢做搶飯碗的事，那么可以交給初創(chuàng)企業(yè)來做，這是一個(gè)慢慢轉(zhuǎn)化的過程。”

以下為每日經(jīng)濟(jì)新聞?dòng)浾撸ㄒ韵潞?jiǎn)稱NBD）對(duì)吳南健博士的專訪：

NBD：人工智能視覺系統(tǒng)芯片與現(xiàn)有的視覺芯片有什么不同？

吳南健：人工視覺分為兩個(gè)部分，類似于人的眼睛和大腦。人的眼睛是一個(gè)典型的圖像傳感器，能夠攝取圖像并且進(jìn)行一些噪聲去除等初級(jí)圖像處理；人的大腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)視覺圖像處理系統(tǒng)，具有非常強(qiáng)的對(duì)所攝取的視覺信息進(jìn)行并行處理的能力。

目前國內(nèi)外在人工視覺芯片領(lǐng)域的研究主要是CMOS圖像傳感器芯片技術(shù)、并行圖像處理技術(shù)和CMOS集成技術(shù)。

在CMOS圖像傳感器領(lǐng)域，目前國際技術(shù)水平朝著高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、高幀率、高智能化、寬波長范圍和三維成像的方向發(fā)展。人工視覺系統(tǒng)芯片能夠完成圖像獲取，和初級(jí)（圖像濾波）、中級(jí)（特征提?。┖透呒?jí)（特征識(shí)別和不規(guī)則處理）三個(gè)圖像處理步驟。

隨著對(duì)AI視覺技術(shù)的基礎(chǔ)研究不斷深化，從市場(chǎng)格局來看已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互依存的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在前端，索尼是圖像傳感器市場(chǎng)、生產(chǎn)和技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，緊隨其后的三星和豪威科技也保持著不錯(cuò)的競(jìng)爭(zhēng)力；在后端，Mobileye和英偉達(dá)（NVIDIA）是提供視覺處理芯片的主要廠商，在國內(nèi)該領(lǐng)域的公司有地平線等。

而人工智能視覺系統(tǒng)芯片是將高速CMOS圖像傳感器、并行信號(hào)處理單元和輸出電路集成于單一芯片內(nèi)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視覺芯片系統(tǒng)，對(duì)于現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)而言相當(dāng)于一種顛覆性的芯片。將不同功能的技術(shù)集成在一個(gè)芯片上有很多優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)單地說視覺系統(tǒng)芯片在處理能力、速度、功耗和成本上有較高匹配度。

但是，不管是現(xiàn)在的創(chuàng)業(yè)企業(yè)也好，還是已經(jīng)在市場(chǎng)上占有一定份額的大企業(yè)，他們不是做圖像傳感器，就是做后端的視覺處理器。

NBD：為什么沒有企業(yè)選擇嘗試將圖像傳感與處理集成在同一個(gè)芯片上？

吳南健：事實(shí)上有，索尼就做這個(gè)事情，在2017年的年報(bào)中可以看到，他們有一支團(tuán)隊(duì)在做人工視覺系統(tǒng)方面的研究，但是沒有做大。我也曾經(jīng)與他們交流過芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，索尼對(duì)此有興趣，但他們有所顧慮，說做集成可能將會(huì)面對(duì)無法估量的局面。

且不說索尼已經(jīng)在智能手機(jī)領(lǐng)域投入了大量心血，僅從圖像傳感器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來看，有索尼、三星和豪威三家企業(yè)，一旦將視覺芯片集成后，一方面若是后兩家團(tuán)結(jié)起來，可能會(huì)動(dòng)搖索尼在整個(gè)市場(chǎng)中的地位；另一方面因?yàn)榘押蠖耍ㄒ曈X處理器）企業(yè)的飯碗搶走了，對(duì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)會(huì)產(chǎn)生破壞性的影響。那么做視覺處理器的企業(yè)也是同樣的想法。

但是以我個(gè)人的觀點(diǎn)，視覺系統(tǒng)芯片是否會(huì)成為必然的趨勢(shì)？我覺得會(huì)。就像手機(jī)和相機(jī)結(jié)合成就了智能手機(jī)一樣，目前在技術(shù)上已經(jīng)突破了填充率低、分辨率低和信號(hào)干擾嚴(yán)重的難題，將科研成果轉(zhuǎn)化并投放市場(chǎng)只不過是時(shí)間問題。而對(duì)于大型企業(yè)最擔(dān)心的方面，如果是一家完全創(chuàng)新型的企業(yè)來做，就不存在這種顧慮。

NBD：視覺系統(tǒng)芯片如果在未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其市場(chǎng)空間有多大？

吳南健：對(duì)于這一點(diǎn)，我們做過推算。2018年，圖像傳感器的市場(chǎng)規(guī)模在150億美元左右，雖然其中120億美元發(fā)生在智能手機(jī)領(lǐng)域，但未來發(fā)展比較快的四個(gè)領(lǐng)域是安防、國防、汽車、醫(yī)療，到2021年將會(huì)迎來40億美元的市場(chǎng)空間，年增長率大約是10%～20%。

視覺處理器的需求增長會(huì)更快，目前該市場(chǎng)的整體規(guī)模（包括硬件、軟件、服務(wù)）在170億美元至180億美元，單從硬件來看也占到了30億美元左右。如果視覺系統(tǒng)芯片可以覆蓋70億美元的市場(chǎng)規(guī)模，企業(yè)在這中間拿到1%的市場(chǎng)規(guī)模的話，其盈利空間就已經(jīng)很大了。

NBD：那么，讓AI視覺技術(shù)真正從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用落地，有哪些準(zhǔn)入門檻？

吳南健：目前基于該技術(shù)的產(chǎn)成品已經(jīng)試用于一些創(chuàng)新企業(yè)，比如在工業(yè)產(chǎn)品的自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域完全可以使用視覺系統(tǒng)芯片代替人工檢測(cè)；在智能監(jiān)控領(lǐng)域，過去需要將視覺處理芯片裝在具有傳感器技術(shù)的攝像頭上，通過把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、再壓縮送到數(shù)據(jù)中心的復(fù)雜方式完成數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算，以后可能就會(huì)破壞這種結(jié)構(gòu)。

要知道，集成電路具有顯著的資金密集、技術(shù)密集、人才密集的行業(yè)特征，因此每一項(xiàng)門檻對(duì)企業(yè)的要求都非常高。在技術(shù)上，經(jīng)過幾十年的研究，現(xiàn)階段至少把較難的問題理解了，核心問題在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)克服了，這是因?yàn)樗闪擞嘘P(guān)電和光兩種芯片，目前在國內(nèi)只有為數(shù)不多的團(tuán)隊(duì)能夠做到。

但想要實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)化還有很多門檻，首先是資金的問題，一直靠國家的項(xiàng)目來支撐做產(chǎn)業(yè)化是不太可能的，所以需要尋求社會(huì)資本的支持；其次是人才的問題，前期主要關(guān)注在技術(shù)研發(fā)上的人才籌備，但后期更需要工程團(tuán)隊(duì)與市場(chǎng)團(tuán)隊(duì)的加入，才能更好地讓企業(yè)客戶理解新型視覺系統(tǒng)芯片的優(yōu)勢(shì)與實(shí)用性。

（封面圖片來源：攝圖網(wǎng)）