近年来,随着视频监控、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、安防监控等众多领域,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,独立的 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媒体介绍道,“玲珑” i3/i5 ISP 处理器特别针对安防监控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监控、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。

 

“玲珑”ISP 处理器技术亮点

 

从视频监控到人工智能,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、安防监控,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 视频处理及单路视频信号接入处理;i5 系列主打中高端市场应用,支持 4K 视频及多路视频信号接入处理。”

 

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。

 

国产半导体 IP 窘境

半导体 IP(Intellectual Property)指在集成电路设计中,经过验证的、可重复使用且具备特定功能的集成电路模块,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,是集成电路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 是一种数字电路,用于完成取指令、执行指令及与外界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。

 

2015-2019 年全球半导体 IP 市场规模(图源:IPnest)

 

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,大陆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。目前中国大陆仅有芯原股份、寒武纪、华大九天、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路产品的 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”多媒体产品线,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理念。

 

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、光线以及周边环境等条件下,能够有更大的可扩展、可定制空间,做出非常有特色的产品。

 

“玲珑”ISP 处理器概览

 

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”多媒体 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、内容管理性等方面的特色。

 

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。

 

结语

目前,中国大陆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。

 

安谋中国身处其中,正在为国产替代进程频频加速。