爱芯元智CEO仇肖莘出席CISES：用AI拓展ISP行业“天花板”

近日,中国国际半导体高层峰会(CISES)在上海成功召开。CISES是世界规模最大的半导体制造产业高级管理人员聚会,致力于帮助美国,欧洲和亚洲公司之间开展业务连接。

爱芯元智创始人兼CEO仇肖莘博士受邀参加峰会,并在现场发表了题为《人工智能视觉芯片的差异发展之路》的主题演讲。在演讲中,仇肖莘博士向大家介绍了爱芯元智的发展历程,并与业界学者、专家分享了AI视觉芯片发展的相关技术和前景。

爱芯元智成立于2019年5月,致力于打造世界领先的AI芯片。公司专注于高性能、低功耗的人工智能处理器芯片研发,并自主研发面向推理加速的神经网络处理器IP。这样的定位也使得爱芯元智专注于图像和视频处理的相关领域,其芯片主要应用在端侧和边缘侧。“爱芯元智聚焦于感知和计算这两大关键技术,感知和计算所衍生出的产品和发展方向,就是AI视觉处理芯片和端侧基础算力平台。”仇肖莘表示。

从2019年成立至今,2年多的时间中,爱芯元智已经完成了两款芯片的研发。其中,AX630A 是爱芯元智自主研发的第一款高性能、低功耗的人工智能视觉处理器芯片,仅用时 9 个月即实现流片,并一次成功,该芯片目前已正式出货商用。第二颗芯片 AX620A 也已在今年 7 月成功点亮,目前市场推广工作稳步开展中。

用AI拓展行业“天花板” 爱芯元智让“视界”有了新思路

仇肖莘认为,近几年来,边缘侧、端侧人工智能应用开始变得纷繁多样,人工智能算法也日趋普遍,“可以说业界已经来到了爆发的前夜”,而视觉又是人工智能应用的重中之重。因此,如何将AI应用于图像画质提升,也成了时下破题的关键。

在过去的十几年间,ISP(图像信号处理)一直都固守着传统的硬件处理单元设计,发展缓慢,且传统技术已经触达了性能天花板,难再突破。而爱芯元智作为一个新兴公司,决定设计自己的ISP,并奋力赶超业内高端产品性能。

如何做?他们选择用AI的方式颠覆传统ISP设计,从而拓展行业“天花板”。“传统的ISP流水线(pipeline)有十几到二十个模块,我们将ISP流水线中最重要的几个模块,包括高动态、3D降噪等AI化处理,将AI处理融入到ISP流水线中。”仇肖莘透露,基于AI模型的灵活性,使得爱芯元智能够在硬件已经固定的情况下,不断地优化算法。一个直接结果是,AX630A从2020年7月31号回片到现在,芯片模型每半个月更新一版效果,“效果是质的飞跃”。

“如果用传统的方式,我们没有办法在第一代芯片就达到行业内迭代了十多年的高端水平。但通过AI定义ISP,我们的第一代芯片已经追赶上了行业高端ISP,并且在某些性能上实现了超越”,仇肖莘说。

软件定义ISP的好处是显而易见的。例如在同时面对智能手机和智能交通两个完全不同的市场时,芯片公司就能够用同一颗芯片实现对两个市场的覆盖,这对生产力是极大的提升。尽管如此,在爱芯之前,几乎没有企业成功实现过AI ISP,其原因在于AI ISP 对于大算力的需求。

当前,业内不少NPU芯片厂商在标称算力的宣传上达到了令人吃惊的程度,但在实际应用中,受制于“数据墙”问题,很多数据是无法实现“搬运”的,导致的直接后果,就是NPU计算单元在大部分时间内都处于闲置状态,计算效率不高,有效算力大幅度低于标称算力。

爱芯元智的思路则是从解决数据搬运和数据墙的问题出发。不过,并非采用存算一体架构,而是通过自研混合精度NPU的方式,降低需要搬运的数据量。爱芯的芯片能够在单位面积内提供数倍于传统NPU的等效算力,且更易于投入实际应用中。

ISP+NPU联合设计 打造世界先进水平的“样板间”

爱芯元智除了对AI ISP进行具有颠覆性的设计之外,还将ISP和NPU进行联合设计,尽量减少对DDR的需求,让NPU的性能能够提高到50%以上。“我们更强调AI算法和芯片设计的协同概念。”

仇肖莘表示,基于对AI算法的理解,算法工程师可以提供算法网络的结构、量化需求、算子需求、内存访问需求等多种信息给NPU架构设计师。同理,NPU架构设计师也可以提供硬件加速、数据流优化、存储优化、量化限制、硬件限制等信息给算法工程师,在两者之间不断迭代的过程中,算法和硬件设计同时得到了优化。

通过感知+计算,基于算法、芯片、产品的垂直整合,结合混合精度NPU+AI ISP两大自研IP,爱芯元智可提供全栈式的解决方案,一方面进行高效的数据采集,一方面提供强大的算力,再加之独特的暗光图像视频处理能力、密集场景下的智能分析能力、多路视频结构化处理能力,可是其产品可广泛适用于智慧城市、智慧零售、智能社区、智能家居、物联网设备等多个领域。相信在不远的未来,凭借自研技术和产品落地,爱芯元智将实现让“AI芯片新物种飞入寻常百姓家”的技术理想。