中星微技术:从“芯”出发抢抓AIoT大势

2021中国IC风云榜“年度独角兽奖”征集现已启动！入围标准要求为估值超过10亿美元（或等值60亿人民币）的未上市的半导体行业优秀企业。评选将由中国半导体投资联盟129家会员单位及400多位半导体行业CEO共同担任评选评委。奖项的结果将在2021年1月份中国半导体投资联盟年会暨中国IC 风云榜颁奖典礼上揭晓。

本期候选企业：中星微技术（以下简称“中星微技术”）

随着物联网技术的发展，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。近几年，中星微产品定位更是瞄准了“物联网”领域的需求。

中星微集团在AIoT领域有着数年发展积累，旗下的中星微技术已成为致力于AIoT领域可信多模态编解码算法、人工智能边缘计算芯片以及智能软硬件一体化等技术创新的新型科创企业。

多模融合架构XPU为方向

1999年10月14日，中星微电子有限公司在中关村成立，负责实施“星光中国芯工程”，确立了以数字多媒体芯片为突破口、实现核心技术产业化、将具有自主知识产权的“中国芯”作为打入国内外市场的战略目标。

2001年，中星微首款数字多媒体芯片——星光一号诞生，随后至今陆续推出了星光系列芯片（星光二号、三号、四号、五号）。2008年，中星微一举进入安防监控市场，打开新的领域，同时开始牵头制定公共安全SVAC国家标准，这也为中星微进入智能安防领域奠定了坚实基础。

在SVAC国家标准里，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。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。同时，考虑到不同场景的数据规模，导致单一处理器无法满足各场景的全部数据运算的需求，多模计算、多核架构成为AI芯片发展的一个趋势。

在人工智能方面，“星光中国芯工程”也走在前列，中星微技术研发了星光智能系列芯片，并将其应用在基于公共安全SVAC国家标准的安防监控行业，使我国安防监控行业由模拟时代、数字时代跨入智能时代，居于国际领先地位。

2018年，“星光智能二号”发布，此后，中星微技术提出推动信息处理能力持续提升的“智能摩尔之路”，并推出了基于这一技术路线的XPU多核异构智能处理器芯片技术架构。

“人工智能技术拥有依靠大数据驱动的深度学习算法，也有深度学习算法所不能覆盖的，需要凭借小数据、小样本场景，从而利用别的智能算法去覆盖的学习方式。”中星微技术总经理张韵东说：“”如何在一颗芯片中同时融合多种不同的人工智能的处理算法，这便是人工智能技术所面对的下一个挑战。”

为了支持多模计算，芯片本身就要通过多核来实现：应对于大数据的深度学习算法通过NPU来实现，应对于小数据的传统智能算法通过DSP来实现，应对于处理逻辑推理程序的场景通过CPU来实现。1枚芯片中3个核心功能，将多个处理器产生足够的数据分析互动，形成紧耦合强相关的闭合回路，来支持人工智能分析和运算。

鉴于此，张韵东认为，在人工智能领域，未来会是多模融合架构的XPU芯片。该类芯片有个主要的特点，就是把智能前移到传感器，在传感器端边进行信息的人工智能预处理，将处理好的信息回输给后端多模融合架构芯片进行最终分析，这样的话会大幅降低中间传递数据的数据量，增加了神经网络处理器计算的算力要求。

从“芯”出发抓紧AIoT大势

2016年6月，中星微技术在北京宣布，全球首款嵌入式神经网络处理器人工智能芯片诞生。

中星微技术总经理张韵东介绍，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。

2018年7月，“星光中国芯工程”推出“星光智能二号”（NPU-II）人工智能芯片。相比“星光智能一号”，中星微发布的第二代产品VC0718P ——星光智能二号则具备更高的性能，支持国家标准SVAC2.0视音频编解码，支持高达30fps@1080P视频实时编码，内置高性能多核处理器，可运行多种AI算法，实现前端智能，支持CABAC、双向B帧、ROI、SVC、监控专用信息、加解密等SVAC特性，支持BT.1120数据输出，与外部AI协处理器无缝连接。

其中，“星光智能二号”采用了分布式结构和并行计算的方式，提供更为灵活的硬件方案；运算能力可以满足1080P@30fps实时分类检测的需求，是第一代的16倍；采用了独特的网络精简技术，大幅降低了数据吞吐量，进一步提升了芯片的能耗比和效率；大幅增加了片上SRAM的容量，减少了内存带宽上的压力，整体效率比第一代有大幅度的提升。

目前，中星微技术可提供智能视觉IP、算法、芯片模组、硬件、智能视觉中枢和行业应用系统在内的全栈式智能视觉解决方案。中星微技术自主研发了人工智能边缘计算芯片、算法、编解码等关键核心技术，主导了人工智能垂直领域软硬体应用场景的国家标准，并服务于平安中国、智慧城市、智能产业、国产信创等“新基建“重大任务，是视频图像人工智能边缘计算芯片全球领先的公司。

据悉，中星微技术还为华为、大华、商汤、百度、360、阿里、浪潮等企业提供服务，共同构建了产业生态合作系统。满足“数字中国”建设需要，已成功应用于部、省、市三级的100多个公共安全、智慧城市、商业智能等大型应用场景中开展规模化示范应用。另外，张总表示，中星微的数字边境解决方案也在同步推进中。

据了解，中星微技术通过自主创新，实现了数据驱动并行计算芯片设计技术、多核异构低功耗处理器架构技术、基于数据驱动并行计算架构的卷积神经网络处理器技术等十五大核心技术突破，形成了完整的“数字多媒体”、“应用处理器”、“安防监控”、“传感网物联网”、“人工智能”五大芯片技术体系。

中星微技术牵头参与联合制定了国家级智能视频感知国家标准体系（含25724基础信源SVAC国家标准，35114和37300两个强制应用国家标准以及28181国家和国际电联ITU标准），开发了全球首个嵌入式神经网络处理器SVAC芯片，拥有3000多项国内外技术专利，并两次获得国家科技进步一等奖。

沿智能摩尔技术路线在“人眼”方面突破

从2014年定义人工智能芯片，到2015年完成设计架构，再到星光智能一号、星光智能二号，中星微技术在人工智能领域的路线布局持续跨步向前。

2018年，在国际计算机视觉竞赛PASCAL VOC，中星微技术总成绩位列第一，获得目标检测单模型第一名，获胜的模型是一步法的目标检测模型算法。

2019年，中星微技术AI自主研发的人脸检测算法VIM_FD，在WIDERFACE的人脸检测竞赛中以优异得分夺得世界第一。

2020年，张韵东感慨万千。针对疫情催生众多人工智能应用需求，中星微技术推出了热光融合智能热成像人体测温解决方案，能解决遮挡问题的人脸识别系统，这些得到了较好的应用和效果，特别是“去口罩”算法方面取得一定突破。

采访中张韵东透露，中星微技术第三代人工智能芯片“星光智能三号”也即将发布。据了解，在成本不变的前提下，星光智能三号性能更加优越，并且能满足客户对于不同应用场景下不同的编码需求。

对于未来公司如何发挥自身优势在AIoT领域竞逐，张韵东指出，“弯道超车”非常不容易，依托市场、技术、品牌优势，领跑者会甩开竞争对手越来越远。但如果换种思路，不总是跟在别人的后面跑，而是换赛道上竞跑，“换道超车”机会更多。

从星光系列芯片，到SVAC国家标准制定再到人工智能领域的探索，中星微技术可谓是有过不少“换道超车”的尝试。在2019年，中星微技术总结提出了“智能摩尔技术路线”，正是当前中星微技术要“换道”的技术线路之一。

张韵东介绍称，提出智能摩尔技术路线，实际上在延伸摩尔定律和超越摩尔定律两个纬度之外提出了第三个纬度。它的含义是，虽然在物理层面和信号层面都受到物理规律的制约，看似已接近极限，但在信息层面的技术创新还远没有达到极限。

中星微技术认为，下一次信息革命的关键就在于如何通过进一步借鉴人脑的智慧机制，来研究新型的人工智能的计算方法。这个计算方法包括了算法的升级以及芯片架构的更新，从而达到进一步提升信息处理的性能功耗，达到最优功耗比。

在采访中张韵东也表示，中星微技术也将沿着这条技术路线前行，期望能够凭借这一技术发展规划，进一步提升智能芯片信息处理的能力。不过，他也表示鉴于“人脑”的复杂性，中星微技术计划从超越“人眼”方面进行突破，加强智能感知方向的研究。
责任编辑:tzh