李寿鹏作者

耐能AI芯片终面世,打的什么算盘?

2015年成立于美国圣地亚哥的耐能是终端人工智能解决方案的领导厂商,专注于设计高效率NPU和轻量级CNN算法,公司赖以成名的就是其NPU IP方案。据半导体行业观察之前的报道《从提供IP到量产芯片,这家AI新贵策略转变背后的逻辑中介绍,耐能成立至今已经推出了两代六款的NPU IP,得益于其低功耗和高效能的设计,这些产品帮助耐能赢得了不少的客户,并获得了投资人的青睐。

耐能创始人兼CEO刘峻诚但随着终端市场的发展的变化,耐能方面发现,纯粹的IP授权模式已经不再适合当下的需求,为此他们在日前推出了主打2D、3D图像识别需求的端侧AI芯片KL520。“这也是全球第一颗能够满足语音和图像两种AI需求的产品”,耐能创始人兼CEO刘峻诚说。

一颗不盲目追求性能的AI芯片

刘峻诚认为,未来的人工智能市场将会是”Edge AI Net”,意思就是某些场景的AI应用就组成一张自有的“网”,这个“网”将会具备去中心化、多模输入、离线本地处理、主动智能和算力共享的特征。在他看来,拥有隐私保护、实时、降低网络带宽压力和成本低的终端AI,会在未来的多个场景中爆发。

“这些不同场景对AI芯片就有了不同的需求,这时候拥有功耗、算力和成本优势的定制化ASIC NPU就显得尤其重要”,刘峻诚指出。这也就是他们推出其新AI芯片的原因。

据介绍,Kneron KL520使用联电40nm工艺打造,搭配有两个Arm Cortex-M4内核和自研的NPU。而这两个Arm内核在SoC中分别扮演系统控制(ARM Cortex-M4@200MHz)和AI协处理器(ARM Cortex-M4@250MHz)的角色。而整个芯片的算力可以做到算力最高可达345GOPS (300MHz) ,平均功耗仅为500mW。

刘峻诚指出,虽然从数据上看,这个芯片的性能并不是很强悍,但如果考虑到他们产品所瞄准的应用场景,那么我们就能看到这个芯片的价值。他强调,衡量一个AI芯片不能仅仅通过算力来判断,因为这通过MAC数的堆积、制程工艺的提升就能轻而易举地实现,但这同时也会带来芯片功耗和面积的提升、成本的增加。“只有拥有足够的算力、最有竞争力的成本、最高的兼容性和最低功耗的AI芯片才是终端最需要的”,刘峻诚补充说。

从他的介绍我们得知,作为作为一款专门为智能物联网设计的AI SoC,KL520拥有极高的MAC利用率,这是他们拥有深厚芯片底层架构设计能力的团队的心血结晶,这也让他们能够在与竞争对手竞争的过程中保留极高的能耗比和价格优势。

得益于此,KL520能够给2D、3D图像识别提供支持,适配各种2D、3D传感器,适用于结构光、ToF、双目视觉等3D传感技术并计算不同神经网络模型,且兼具规格、性能、成本等多重优点,解决3D模组相对较贵、芯片成本高和硬件功耗高等问题。正是这样,这颗芯片能被广泛应用于智能门锁、门禁系统、机器人、无人机、智能家电、智能玩具等智能物联网领域。

而能做到这一点,与耐能这颗芯片的可重构特性有很大关系。

刘峻诚告诉记者,KL520采用了可重构的芯片设计,增加了芯片的灵活性,这也是它能够同时满足面部、身体、手势、物品、场景、车型、车牌等多种图像识别应用的加速需求的原因。再搭配其压缩技术和动态储存资源配置技术,可以让芯片进一步提升其资源利用率。而其对 Vgg16, Resnet, GoogleNet, YOLO, Tiny YOLO, Lenet, MobileNet, Densenet和ONNX, Tensorflow, Keras, Caffe等第三方算法和主流框架的支持,加上其完善的生态,让开发者基于芯片的开发变得更强大和简单。

“另外,因为其设计的特殊性,当KL520被应用为协处理器时,能够分担主芯片的AI算力,无需更换主芯片从而保留软硬件资产;在面向智能门锁等轻量级应用,KL520凭借内置M4 CPU,甚至还可直接替代主控芯片”,刘峻诚强调。

携手合作伙伴让产品多点开花

在产品发布过程中,刘峻诚多次提到,因为他们团队的人很多都是从高通出来的,他们对芯片的研发和投产有深刻的了解,他们对做芯片的敬畏也是很多其他厂商所不具备的。他们之所以会流片KL520也是经过多番考量和测试的,他们的目标也是要么不做,要做就做一个能够让他们挣钱的产品。而在这颗产品出来之后,他们就同步宣布了和几个厂商的合作。

例如他们和奥比中光携手做3D视觉技术方案,为智能手机、刷脸支付、智能安防、智能门禁/闸机、智能门锁、智能交通、智能机器人、智能物流、3D空间扫描、智能家居、商显投影、3D人体测量和智慧畜牧等一应用场景赋能,就是其中一个典型。而与大唐半导体和蓦然认知的合作,则为他们的未来带来更多的可能。

大唐半导体研发部技术总监母大学表示,智能门锁即将会进入快速发展期,但行业仍要面临缺乏统一标准,各大厂商实力参差不齐,主控系统不够稳健、2D人脸识别容易被攻破与 3D技术门槛高等挑战,为此他们想着基于其安全芯片主控的优势,结合低功耗AI芯片、3D人脸识别算法与蓝牙5.0,为市场带来更优质的解决方案,而耐能就是他们在AI上面的合作伙伴。

母大学指出,因为他们非常看重供应链公司的整体实力,特别是技术实力和产品竞争力(如产品能否量产是最关键的考量标准)。他们在经过长期接触和评估之后,就选择了耐能成为了他们的合作伙伴。

“以这款KL520芯片来说,首先它不仅仅在规格、性能上领先,还有在成本上能实现比较好的平衡,让方案拥有更全面的竞争力;其次在智能门锁特别是人脸识别智能门锁的高速成长阶段,选用KL520,以更低的门槛切入,有机会快速抢占市场;还有一点,就是耐能的服务和技术支持比较到位,展现出长期深耕AI芯片行业的决心,让我们可以用耐能的芯片和方案做长期规划,坚定了我们跟耐能合作的信心”,母大学说道。

从他的介绍中我们得知,耐能3D方案在专属打造的轻量级AI芯片强大的AI算力的支持下,不仅利用了红外人脸信息(包括人脸识别、人脸比对、活体检测),而且同时通过红外相机和彩色相机得到的特征点视差计算出人脸的3D信息,然后将得到人脸3D信息和人脸2D红外图像信息、RGB图像信息通过耐能融合算法与原始数据进行匹配,结果都和录入数据匹配才算认证成功,安全性得到极大的提升,误识率仅为数十万分之一。同时对包括室内室外的光线环境均能很好适应,也能有效的防止多种材质的相片、显示屏甚至人脸模型的攻击。

这样就能帮助他们实现更高效、安全的智能锁方案。

来到蓦然认知方面,作为智能语⾳音座舱及对话应⽤用⽣生态的开创者。 他们专注于认知计算、自然语⾔理解,拥有自主的语⾳交互全栈技术(降噪+语音+语义+多轮对话+知识图谱)。并以车机为入口、以对话OS为中心,支持多屏互动、多设备协作、车家互联,与IoT深度融合,助力智能互联生活。而他们也通过和耐能合作,实现AI的场景化落地。

在KL520性能的支持下,耐能还能将这个芯片应用到更多的领域中,但耐能并不满足于此,他们现在已经规划了更强的28nm和16nm产品,展望为未来的AI市场带来更多的可能。

这一切都值得我们期待。

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蓦然认知成立于2016年,是一家以认知计算、自然语言理解技术为核心的人工智能公司,提供信号处理+语音+语义+云端服务自动对接的一站式智能交互解决方案。拥有国内领先的交互决策引擎MOR。它可为汽车、家居等硬件设备提供流畅的人机对话及决策服务;替代部分人工服务如前台、导游、助理等客服工作,是一个可快速移植,实时学习,多场景融合的机器人认知及交互系统。目前已打通服务闭环,覆盖场景30+。

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结构光是将已知图案(通常是栅格或水平条)投射到场景上的过程。这些物体在撞击表面时变形的信息来在视觉系统中计算场景中物体的深度和表面信息,如在结构光3D扫描器中使用的。 结构光是一组由投影仪和摄像头组成的系统结构。用投影仪投射特定的光信息到物体表面后及背景后,由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息,进而复原整个三维空间。

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