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打破國外壟斷,全國產3D芯片為機器人“點睛”
來源:互聯網   發布日期:2020-07-08 07:44   瀏覽:704次  值班編輯QQ:點擊這里給我發消息

◎ 科技日報記者 崔爽

傳統機器人只有“手”,只能在固定好的點位上完成既定操作,而新一輪人工智能技術大大推動了機器和人的協作,這也對機器人的靈活性有了更高要求。

要想像人一樣測量、抓娶移動和避讓物體,機器人首先需要對周邊世界的距離、形狀、厚薄有高精度的感知,而3D視覺芯片可以引導機器人完成上述復雜的自主動作,它相當于機器人的”眼睛”和”大腦”。

近日,中科融合感知智能研究院(蘇州工業園區)有限公司(以下簡稱中科融合)的全球首顆高精度3D-AI雙引擎SOC芯片,已經在國內一家芯片代工廠進入最終流片階段。這顆芯片將和中科融合已經進入批量的MEMS微鏡3D結構光芯片,共同成為全國產高精度機器視覺的“3D之眼和腦”。

從原子的物理世界到0和1的數字世界,3D視覺“感知智能”技術是第一座橋梁。我國放量增長的工業級、消費級市場對3D芯片的剛性需求也處在爆發前夕。

中科融合這顆擁有全自主知識產權的MEMS感知芯片技術和新一代低功耗3D人工智能芯片引擎技術,填補了國內高精度3D視覺芯片的空白,將滿足3D芯片存在的巨大剛需缺口,讓中國制造、物流、安防、金融,甚至醫療行業都用上國產化的“3D之眼、腦”。

兩顆芯片滿足中國“3D之眼、腦”剛需

5G的未來在于“萬物互聯”。與人具有五官類似,萬物互聯的機器必須由各種傳感器實現感知。而在各種感官中,人類的“3D視覺”,提供了我們對于世界的70%以上的感官信息。在智能制造,金融安全,混合現實等眾多新興領域,3D視覺芯片技術都屬于核心基矗據知名國際調研企業Yole的報告,2023年,全球3D視覺產業將接近200億美元。

然而,所有的高精度機器視覺系統的“3D視覺”入口都采用了美國德州儀器公司100%壟斷的DLP芯片技術(3D成像市場),作為3D動態結構光光源。過去一年,包括疫情期間的2020第一季度,超過數十億的資金投入智能機器視覺領域,如果沒有這顆“DLP”芯片,以上所有的機器視覺設備都會“失明”,基于這一技術的系統投入都將付之東流。

而美國NVDIA公司的GPU芯片則作為算力芯片,被廣泛用于3D建模計算和AI識別,讓機器“聰明”運轉。如果沒有以上兩種芯片,機器就像失去視力和大腦的人一般“失靈”。

圖片來源:視覺中國

中科融合是國內實現全國產替代DLP芯片在3D視覺領域的領頭羊。據CEO、中科院蘇州納米所AI實驗室主任王旭光介紹,目前市場上并不存在專用于3D的AI芯片,中科融合首次實現了AI-3D雙引擎集成SOC芯片,將高精度3D建模算法引擎和基于深度學習的智能引擎,同時在單顆芯片中完成。

通過MEMS感知芯片(眼睛)和超低功耗專用AI處理器(大腦),實現高速度和高精度3D重構和識別,完成從三維物理世界到3D數字世界的轉化。打通了自MEMS底層核心制造工藝和驅動控制技術,到頂層核心架構和深度學習算法的全感知智能技術鏈。

而直接控制MEMS,同時整合了高精度動態結構光建模引擎和自研NPU雙引擎的SOC芯片,全世界第一顆高精度3D-AI芯片,不僅成本低,單價只有國外同類指標產品的三分之一上下,而且功耗低至毫瓦級,“插上充電寶就能跑起來”。“同樣是高精度,DLP光機模組像磚頭,我們的芯片模組只有大拇指大小,體積小功耗小,這是通過技術的代差實現的。”

MEMS芯片晶圓

電子科技大學教授周軍一直專注于智能感知算法與芯片協同設計,在他看來,“人工智能芯片技術需要為應用場景服務,中科融合以中國科學院蘇州納米所的核心芯片技術為基礎,集成了自研的高精度MEMS微鏡芯片驅動、高精度3D建模算法引擎以及基于深度學習的AI加速引擎,是全世界第一次創新性地把AI芯片和高精度3D技術用芯片化的手段實現。”而且這枚高精度3D智能視覺芯片完全實現國產,在機器視覺、生物識別、智能家居、自動駕駛、游戲影視等眾多需要3D建模和空間識別的應用場景,有廣闊的應用空間。

MEMS芯片陣列

填補國產3D感知芯片空白

作為國內第一家專注于“AI+3D”自主核心芯片技術的科技創新型企業,中科融合的創業史可以追溯到2006年設立的中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所。

2009年,國產第一代半導體芯片技術的先驅中科院王守覺院士(牽頭)在蘇州納米所成立高維仿生信息學實驗室,為蘇州納米所播下了人工智能的種子。

數年內,多位美國,日本,新加坡海歸博士加入納米所芯片專業團隊,從SOI的晶圓開始,歷經七年開發了包含工藝,驅動,算法,設計和光機電整合等一系列自有知識產權工藝技術,用王旭光的話說,“團隊是從燒磚頭開始蓋房的”。

圖片來源:視覺中國

2018年,在蘇州工業園區管委會和清華啟迪金控的共同支持下,中科融合正式成立,立足傳感器和深度學習融合、芯片底層硬科技,助力國家實現以具有自主知識產權的MEMS微鏡芯片對DLP芯片的國產替代。

這是一支國內少有的跨AI芯片設計、算法和MEMS芯片工藝的綜合性人才團隊。90%以上為研發人員,平均芯片研發資歷超過10年。依托蘇州園區頂級的MEMS芯片代工線,公司具有完整的光機電研發實驗室、芯片組裝超凈實驗室和深度學習算法實驗室等完備研發條件。

據王旭光介紹,目前的國外芯片大多數是低成本、低精度。在3-30萬個3D點云,類似早期的數碼相機的低分辨率,“而我們的國產自研芯片可以做到上百萬以上的高精度3D點云,相當于直接到了高分辨率3D相機時代。更加重要的是,在提供如此高精度的同時,可以做到和低精度相機相同的低成本、小體積。這是目前國外的DLP芯片做不到的。”

圖片來源:視覺中國

“作為產業鏈上游的基礎層技術廠商,我們將在5G時代,賦能具有邊緣智能的3D感知設備,推動具有百億美元規模的智能3D產業鏈的爆發,趕超國際頂尖水平。”王旭光表示,同時,已經過幾個月測試核心3D智能相機模組及相關產品已經在多家企業的物流分揀自動機器、高精度醫療用掃描設備等導入應用,預計在2020年第三季度將陸續正式上市。

來源:科技日報 文中圖片除注明外由受訪單位供圖

編輯:張爽

審核:管晶晶

終審:冷文生

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