從默默無聞到小有成績,Ambarella(安霸)的ADAS之路

Ambarella(安霸)最近在ADAS領域的進展確實吸引了不少眼球,甚至有業內人士把它視為Mobileye視覺方案的強力挑戰者。但大部分人對它的了似乎還停留在GoPro運動相機,大疆無人機,IP Camera 的主要SOC供應商的層面,似乎跟高大上的自動駕駛扯不上關係。今天我們來看一看安霸的ADAS之路。


01 闖蕩硅谷


2004 年成立於硅谷的安霸,如今已躋身全球影像處理技術的領先者,毛利率長期維持在六成以上,是全球IC 設計業中最受關注的高成長企業。

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值得注意的是,這家公司的創辦人,是來自臺灣的王奉民。王奉民從臺大電機系畢業後,1987 年就赴美國哥倫比亞大學修讀電機博士,拿到博士學位後,便從紐約搬到硅谷,開始他精彩的 硅谷之旅。


一開始,王奉民加入一家小公司當工程師,但公司一年後就收攤,接著他加入了全球首家數字影音芯片設計公司C-Cube ,歷經九年的磨練,他領導的團隊研發出全球第一個MPEG Encoder( 動態圖像解碼) 芯片。


在C-Cube ,王奉民遇到他後來的創業夥伴、安霸技術長賴高恩(Les Kohn) 。當時,王奉民被指派負責一個全新的計劃,Les Kohn是他僱進來的第一個員工。十九歲就從大學畢業,後來加入英特爾,成為設計i860 芯片的首席架構師,是王奉民眼中最聰明的猶太人。


此後,這兩人的搭檔聯手創造了C-Cube 成長最快的部門。一直到一九九九年離開時,王奉民領軍的事業部擴增到一千人,貢獻全公司三分之二的營業額。


2000 年,兩人決定創辦Afara 公司,特別避開老東家的產品,選擇回到CPU 領域。Afara 開發出的多核多緒(multi-core and multi-thread) 技術,至今都是很領先的技術。然而,第一次創業,網通泡沬及九一一事件接踵而來,Afara 資金無以為繼,於2002 年被迫賣給昇陽,日後再併入甲骨文,至今Afara 的技術,仍是甲骨文高階伺服器CPU 芯片的關鍵基礎。


2004 年,王奉民與賴高恩二度出擊,創立安霸,這次,兩人回到最熟悉專精的影像芯片,不少從C-Cube 時代共事的夥伴都加入陣容。


安霸早期在摸索產品線時,臺灣的供應商也扮演關鍵角色。就以2005 至2006 年期間為例,當時 流行的攝錄一體機(camcorder) ,幾乎人手一臺,而且只有日本廠商做出來,但日本公司從來不用外部芯片,因此安霸即使芯片做得出來,也賣不進日本客戶。

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後來臺灣廠商從中看到商機,便與安霸合作推出299 美元數字攝影機,遠低於索尼(SONY)1500 美元的高價產品,大受市場歡迎,第一年就賣了一百萬臺,等於一年就創下三億元美元的營收。「當年的CES 展,許多日本廠商都來安霸與天瀚的攤位一探究竟,到底我們是怎麼做出來的? 」安霸就此一炮而紅,芯片也陸續打進三星、索尼等大公司。


02 漸入佳境


從2007 年起,Youtube 影片分享及iPhone 智能手機的普及,帶動影片大量拍攝與分享,2009 年後又有行車記錄器、運動攝影機、無人機及家用安全監視器等應用推出,讓影像市場快速成長,安霸幾乎在每個分領域都具有獨霸地位。

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以後來紅遍全球的極限運動多功能攝影機GoPro為例,由於產品對於影像IC品質要求特別高,從最早以安霸為唯一供應商,即使至今產品已開發十餘年,但九成以上的芯片仍以安霸為主,也顯示安霸的市場霸主地位。

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2012 年10 月,安霸在美國上市,起初掛牌價只有六美元,隨著每年業績成長都超越預期,股價最高曾漲到120 元,足足漲了二十倍。


03 進軍汽車電子


收購VisLab


在自動駕駛話題火熱的前夜,安霸在 2015 年斥資 3000 萬美元將意大利自動駕駛開發企業 VisLab 收入囊中,這家公司由帕爾馬大學團隊創立,此前完成過將自動駕駛汽車從米蘭開到上海的創舉,其創始人 Alberto Broggi 教授則順勢成為安霸自動駕駛業務的負責人。要知道,VisLab 最擅長的就是雙目立體視覺感知的系統開發,這與安霸的業務聯繫非常緊密。

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推出CVflow和車載方案


2018 年 CES 上,安霸推出了基於 CVflow 架構打造的計算機視覺芯片 CV1,採用的是三星的 14nm CMOS 工藝製程,旨在為自動駕駛汽車提供解決方案,滿足包括 ADAS、電子後視鏡和環視影像在內的功能需求。


緊接著,安霸在 2018 年第一季度接連推出了兩顆集成了 CNN、DNN 技術的 10nm 工藝製程芯片 —— CV2 和 CV22,都是基於 CVflow 架構,面向 ADAS 和自動駕駛市場。CV2 性能強大,支持雙目立體視覺,能夠滿足行業內 AEC-Q100 Grade 2 級別的標準。在 CV2 推出之際,安霸的自動駕駛汽車(代號 EVA)正式在硅谷開啟路測。


牽手Hella-Aglaia


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除了自力更生開展內部研究,安霸也開啟了與諸多行業相關的合作伙伴的聯合研發。其中就包括與一級供應商海拉(Hella)的子公司 Aglaia 的合作,這家企業主要從事計算機視覺系統的開發與應用,安霸希望藉助這家企業背後的 OEM 資源,推進其處理器的實際落地應用。據新智駕了解,雙方將基於安霸的視覺處理器新品 CV22AQ 進行前視視覺 ADAS 系統的開發,Aglaia 負責軟件系統開發,安霸則負責處理器硬件,官方稱,該方案已經能夠滿足歐洲新車評測系統(NCAP)的性能要求,目前正在與合作車企進行聯合測試。

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牽手Smart eye

另外,在駕駛員行為監控與報警方面,安霸在本屆 CES 上宣佈與來自瑞典的 Smart Eye 展開相關合作。同樣是基於視覺處理器 CV22AQ,其功耗低於 2.5 瓦,非常適合車內監測系統的開發。特別是 Smart Eye 擁有的眼球追蹤技術能在該處理器的幫助下實現不錯的效果。


合作Momenta


安霸半導體提供了一整套工具,以幫助客戶輕鬆將神經網絡移植到CV22AQ片上系統上。Momenta基於該工具鏈,能夠快速將深度學習感知模型遷移至嵌入式平臺,實現準確輸出。


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04 技術特點解析


Software defined IC Architecture


適配視頻處理的CVflow芯片架構。對於主打視頻處理的芯片來說,沒有專門針對算法適配的芯片這肯定是不行的。

基於和Vislab的深度合作,厚積薄發,2018年,安霸旋即研發出了全新的計算機視覺芯片架構 CVflow,不同於 CPU、GPU 以及 FPGA,CVflow 對運行神經網絡進行了特殊的優化,能夠實現多種多樣的計算機視覺功能。這一架構能夠推出,仰賴的是 VisLab 在深度學習方面的深厚經驗以及安霸多年來在低功耗 HD 和超高清圖像處理方面的專業知識。


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緊接著第二代產品中有加入了CNN、DNN神經網絡方面的優化。

這就是2018 年第一季度推出了的CV2 和 CV22,都是基於 CVflow 架構,面向 ADAS 和自動駕駛市場。CV2 性能強大,支持雙目立體視覺,能夠滿足行業內 AEC-Q100 Grade 2 級別的標準。


在CV2FS內設計了一款專門針對雙目視覺算法的硬件 —— SPU,專門處理複雜的雙目立體視覺計算,能夠做到以800萬像素雙目實時、準確地計算出物體的形狀、物體的大小。

除了設計針對雙目視覺算法的硬件 SPU 以外,安霸還有設計了一個特徵提取的模塊——作為基礎性的硬件支持,這樣效率最快。安霸的SoC設置非常靈活,有的是固化的硬件,有的是可編程可改動的軟件部分。這樣的設計既能體現出硬件模塊優勢,同時又能提供靈活的模塊支持開發者開發。


算法,還是算法


憑藉旗下Vislab多年的積累,安霸的視覺算法特別是多目算法更是了得。基於雙目立體視覺技術目前可作為一種“高級技術儲備”,其技術門檻高,但前景廣闊。作為一家芯片公司,安霸在深度學習加速和雙目立體視覺算法方面的獨到之處,其雙目視覺技術Stereo Vision 有助於提升系統綜合性能和安全級別,使得系統更加接近於L3。


相比起單目,雙目就像人的雙眼,能夠更為精準地測距。

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單目相機正在檢測和分類黃箱子中的物體。(source:Ambarella)


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立體相機以綠色三維結構檢測未經訓練的物體。(source:Abarella)


事實上,雙目所採集到的信息量遠比激光雷達掃描的信息量要多很多。這和Tesla的看法不謀而合,視覺算法的演化終有一天可以讓我們忘記激光雷達。


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圖左為 Lidar 點雲;圖右為 CV2 Stereo點雲


自動駕駛測試車


從安霸的CV1 就開始進行無人駕駛路測,通過真實的上路經驗,都使得後續在芯片迭代之時,清晰地知道哪些硬件應該升級、哪些模塊需要修改。

早在2018年開始,安霸就開始在硅谷進行自動駕駛的路測。據Broggi 教授告訴新智駕:“ 目前,硅谷自動駕駛車隊車上正在跑的是CV2的芯片,與安霸的上一代CV1芯片相比,CV2提供所需的計算能力是其20倍,基於CV2的這些經驗也將會反哺到下一代的芯片當中。“

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小結


目前業界已經有玩家使用安霸,瑞薩V3H, NXP S32系列進行智能前視的開發,目標也是在量產級別擺脫Mobileye的壟斷地位。我們也期待業界有更多挑戰者入局。


以上僅為個人觀點。

相關資料來源網絡。


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