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从“智障”到“智慧”,这十款国产创新IC赋能机器人产业

随着大模型时代的到来,市场对人形机器人的热情被AI大模型彻底“点燃”。从物理维度上说,人形机器人由“肢体”“小脑”和“大脑”三个模块组成,其中“肢体”由灵巧手、传感器等一系列硬件组成,“小脑”负责运动控制,“大脑”则主导机器人的环境感知、推理决策和语言交互。

当前,中国机器人产业在“肢体”“小脑”两方面具备完善的产业链,为其提供了强大的制造和技术支持;但在“大脑”方面,仍有可挖掘的巨大潜力。o2sesmc

2024年第十四届松山湖中国IC创新高峰论坛在上周五(17日)举行,十款国产创新IC轮番登场,从主控SoC到3D视觉、AI语音识别再到SLAM、图像传感器等多个细分领域,全面展示国产IC在“智慧机器人”应用领域的创新与实力。o2sesmc

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按照惯例,先简单回顾2023年面向“AR/VR/XR x 元宇宙”的十款国产IC(现场回顾)的量产情况。o2sesmc

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值得一提的是,自2011年至2023年间,松山湖中国IC创新高峰论坛已经连续举办了十三届,每年推介约8-10款国产芯片,累计推介了79家公司109款芯片,其中103款实现了量产,量产率94.5%,最终推介企业的IPO上市率达20%,其中还有6家在上市进程中。o2sesmc

至于今年推介的十款国产创新IC,均聚焦于“智慧机器人”应用领域。以下便展开介绍这十款创新产品。o2sesmc

(1)NU4500:集3D视觉感知、AI及SLAM为一体的3D空间计算芯片

厂商名:合肥银牛微电子有限责任公司o2sesmc

应用领域:人形机器人o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • NU4500是集3D视觉感知、AI及SLAM硬件引擎为一体的3D空间计算系统级芯片,是目前全球唯一实现三者合一的单芯片解决方案。
  • NU4500相较上一代产品性能大幅提升,采用12nm制程,具备8核高性能CPU,可作为机器人、XR等终端设备主控使用。
  • 边缘端AI算力进一步提升,最高可高达7.5TOPS,并提供完整的边缘端深度学习算法库和解决方案。

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合肥银牛微电子有限责任公司研发副总裁周凡介绍,3D空间计算作为革命性技术将逐步渗透至智能制造、自动驾驶、机器人等各个领域,并彻底改变人类的生活方式。而3D视觉+AI是3D空间计算的关键技术,也是智能识别、自主决策和精准控制的基础。o2sesmc

“鉴于在AI算力方面进行的大幅度升级,NU4500能够为边缘计算提供更强大的支持,使得机器人、扩展现实设备等终端能够独立完成复杂的数据处理任务,无需依赖云端。”周凡说到,“NU4500的推出,预示着3D空间计算技术即将迈入一个崭新的发展阶段,为智能制造、自动驾驶、机器人技术带来革命性的改变。”o2sesmc

周凡还透露,公司正与行业客户定制研发下一代5纳米工艺的NU5000芯片,“银牛微电子在3D空间计算领域的探索脚步不会停止,未来值得我们共同期待。”o2sesmc

(2)EIC7700X:全球首款搭载64位RISC-V乱序执行CPU及自研高性能NPU的AI SoC

厂商名:北京奕斯伟计算技术股份有限公司o2sesmc

应用领域:大模型、云计算以及安全运营、智能制造等领域o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • EIC7700X是一款性能优异的边缘计算SoC芯片,采用64位RISC-V高性能处理器,搭配自主研发的高效神经网络计算单元,支持全栈浮点计算,全面加速生成式大模型。产品拥有丰富的外围扩展接口,同时具备强大的音视频处理能力,在计算机视觉应用领域具有超高的适应能力。
  • EIC7702X是一款高算力AI PC芯片,采用64位RISC-V处理器,搭配自主研发的高效神经网络计算单元,支持全栈浮点计算,全面加速生成式大模型。产品拥有丰富的外围扩展接口,同时具备强大的音视频处理能力,在AI智能设备、云服务器等领域具有超高的适应能力。

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北京奕斯伟计算技术股份有限公司智能计算事业部总经理鲁海波表示,公司最新的EIC7700X AI SoC是现已量产RISC-V阵营芯片中的性能王者,在SPEC2006基准测试中取得了7.234的优异成绩,而在其他复杂运算测试中更是达到了7.9的高分,超越了市面上多数基于ARM架构的处理器。o2sesmc

鲁海波透露,EIC7700X芯片已成功量产,并已获得包括艾睿、谷歌在内的国内外知名企业的关注与合作。这款SoC在设计时还充分考虑了客户需求,不仅提供了六种基于客户特定需求的产品开发平台,还构建了涵盖高速接口、算法、基础IP技术以及RISC-V架构软件和生态系统技术的平台,确保了芯片在多个领域的广泛应用和深度定制化服务。o2sesmc

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(3)AR9481:感算一体的智能机器人SoC

厂商名:合肥酷芯微电子有限公司o2sesmc

应用领域:机器人行业o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • AR9481是一颗高集成度的智能视觉SoC,集成了酷芯新一代ISP、H264/265视频编/解码器,可输出4K@60fps高质量视频;作为高性能的异构处理平台,该芯片还集成了包括4核64bit CPU、RISC-V MCU、8TOPS NPU、专用机器视觉处理器等。
  • AR9481以其高画质和高算力,兼顾复杂的机器学习和深度学习应用,为智能无人机、扫地机、融合成像、AR/VR等各种应用提供优异的视觉处理能力。

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据合肥酷芯微电子有限公司联合创始人兼CTO沈泊的观察和总结,目前机器人主控芯片的核心诉求包括:(1)丰富的传感器接口:包括可见光、热成像、麦克风、风速计、激光雷达等;(2)较高的数据处理能力:需要CPU、DSP、CV加速器等组件支持;(3)较高的AI算力:用于自主跟踪识别、深度图提取、图像分割等任务,支持NLP及视觉大模型;(4)较低的系统功耗:理想状态是功耗在3-5W以内。o2sesmc

基于此,酷芯微针对市场对高算力、高效能和低功耗的需求,推出最新的智能机器人SoC芯片——AR9481。相较于市场上的其他竞品,AR9481的独特技术优势包括:自研ISP、自研智能无线芯片、多传感器融合、100%自研NPU等。o2sesmc

据悉,AR9481已经在实际应用中实现成功案例,如云鲸科技的扫地机器人通过采用酷芯微电子的芯片,实现了厘米级避障精度,展示了视觉技术在替代传统激光雷达上的潜力。o2sesmc

(4)为旌海山VS839系列芯片:面向机器人的高性能智慧视觉芯片

厂商名:上海为旌科技有限公司o2sesmc

应用领域:智能机器人行业o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • 为旌海山VS839芯片,集成四核A55 CPU、双核DSP、4TOPS的NPU算力,提供充足异构计算资源,满足客户对主控芯片的算力资源要求,不仅能接入多路摄像头数据,同时也能接入激光雷达等其他感知数据,在芯片内实现融合感知,将硬件性能发挥到极致。
  • 为旌VS839内置双目深度算法,可提供高精度深度图,同时还可包含环境场景中物体的结构信息。实现深度图增强算法,对深度图边界失真进行修复,进一步提高深度精度指标,为后续SLAM算法实现提供高质量输入,满足各类客户的需求。

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上海为旌科技有限公司市场总监黄智提到,随着单一感知向全域感知转变、感知智能向认知智能转发,机器人的智能化程度不断增加,对核心SoC芯片在多传感接入、融合感知、并行计算等方面上提出了更高的要求。o2sesmc

据介绍,为旌科技的海山VS839系列芯片,是专为AIOT和智能驾驶设计的高性能智慧视觉芯片。该系列芯片采用12纳米工艺,具备四核A55 CPU、双核DSP和4TOPS的NPU算力。“提供充足异构计算资源,满足客户对主控芯片的算力资源要求,不仅能接入多路摄像头数据,同时也能接入激光雷达等其他感知数据,在芯片内实现融合感知,将硬件性能发挥到极致。”黄智说道。o2sesmc

黄智展示了为旌科技基于海山VS839系列芯片的一些应用方案,包括视频会议摄像机、红外热成像、交通违法抓拍等,并特别提到了机器人领域的应用。他表示,通过简单的方案升级,即可将传统设备转变为智能产品,如为割草机或AGV安装小型化的智能模块,快速实现智能化升级。o2sesmc

(5)CI135X:高性价比端侧语音AI芯片

厂商名:成都启英泰伦科技有限公司o2sesmc

应用领域:各类语音识别应用o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • CI135X采用启英泰伦公司专利技术3.5代脑神经网络处理器核(BNPU V3.5),最高主频为210MHz,拥有更强更灵活的计算性能,支持DNN\TDNN\RNN\CNN\LSTM等神经网络及矢量并行运算。
  • 芯片支持离线语音识别、深度学习降噪、本地自学习、声纹识别等功能;具备更强抗噪能力,识别率安静下超过98%。
  • 芯片集成了PMU电源管理单元,高精度RC振荡器,单路AD、DA以及常见的MCU通用接口等,仅需少量电阻电容等外围器件即可开发各类智能语音产品硬件方案,性价比极高。

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启英泰伦的三阶段企业愿景分别是:从普及端侧自然语言交互,到服务机器人进入千家万户,最终打造守护精灵般的端云一体机器人芯片。“CI135X正是启英泰伦实现这一愿景的关键一步,它不仅在技术层面推动了自然语言处理的进步,更在成本控制与易用性上取得了平衡,为开发者提供了高度集成、低门槛的开发平台,加速了智能语音产品的市场化进程。”成都启英泰伦科技有限公司芯片开发总监王书娟介绍道。o2sesmc

据介绍,CI135X系列芯片搭载了启英泰伦专利技术的3.5代脑神经网络处理器核(BNPU V3.5),具备高达220MHz的主频,支持DNN、TDNN、RNN、CNN、LSTM等神经网络及矢量并行运算。这些芯片不仅具备离线语音识别、深度学习降噪、本地自学习、声纹识别等先进功能,还在抗噪能力上表现出色,安静环境下的识别率超过98%。o2sesmc

除了先进的芯片设计,启英泰伦的优势还包括其全栈全链条的芯片算法核心技术及AI开发平台。这一平台通过不断迭代,已发展至3.5代,提供了丰富的案例库与标准化开发工具,使得开发者能够以“零代码”或“乐高式”方式快速构建产品,极大地缩短了从创意到产品的周期,促进了智慧终端的多样化与规模化落地。o2sesmc

(6)VC6801:面向具身智能的3D空间计算芯片

厂商名:神顶科技(南京)有限公司o2sesmc

应用领域:各种机器人应用o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • VC6801是一款高度集成、高性能和低功耗的人工智能SoC。采用12纳米工艺技术,融合了四核Arm Cortex-A55 CPU,并配备用于处理宽/高动态范围(WDR或HDR)摄像头输入图像的图像信号处理(ISP)单元、4个MIPICIS-2 RX端口和视觉子系统。该视觉子系统包括深度学习深度引擎和智能融合引擎。

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当前的人工智能应用,大致可以分为具身智能终端和通用人工智能场景。所谓具身智能终端,是指后手机时代的所有会移动的终端,例如工业机器人、以及自动驾驶等。2021年以来,具身智能概念逐渐成为行业热点,3D空间计算则是具身智能终端的核心技术,助力人类社会走入GAI时代。o2sesmc

“神顶科技作为亚洲首家量产3D空间计算芯片的企业,凭借深厚的技术积累和敏锐的市场洞察,正推动着这一领域的变革。”神顶科技(南京)有限公司董事长兼CEO袁帝文表示,“空间计算是具身智能终端的核心技术,其重点在于3D感知和传感器融合。“o2sesmc

神顶科技的VC6801芯片能够支持不同的传感器组合,降低对高性能传感器的依赖,同时支持异构传感器融合,解决原始数据融合问题。产品优势方面,VC6801芯片适应性强,支持国产传感器,以低成本实现高性能;同时,通过优化算法和部件化,实现了多传感器融合,降低能耗。o2sesmc

这使得从消费级的扫地机器人到工业级的精密操作机器人,再到元宇宙中的无缝虚实融合应用,都能找到适用的解决方案。据袁帝文介绍,VC6801芯片已在扫地机器人、割草机等领域实现出货,并与海外客户合作。o2sesmc

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(7)AM890:机器人SLAM专用芯片

厂商名:珠海一微半导体股份有限公司o2sesmc

应用领域:机器人o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • 针对建图导航的复杂运算,在同等场景下,AM890运算速度是通用SoC的3-8倍;AM890的整体功耗是通用SoC的1/5;视觉定位加速器5X;激光定位加速器8X。

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珠海一微半导体股份有限公司机器人事业部总经理杨武提出,机器人行业市场前景广阔,技术密集度高,中国在这方面的技术不仅不落后,甚至处于领先地位。相关数据显示,2022年全球清洁机器人销售额达到了72.18亿美元,同比增长了14.47%。预计到2027年,清洁机器人市场规模将达到182.9亿美元,销量突破6000万台,年复合增长率达23.3%。o2sesmc

针对此市场,一微半导体推出为机器人SLAM技术专门设计的高性能SoC主控芯片AM890,集成了视觉和激光定位加速器,其运算速度是通用SoC的3至8倍,整体功耗仅为通用SoC的1/5,视觉定位加速效率提高5倍,激光定位加速8倍。o2sesmc

杨武表示,该芯片设计上采用多核异构总线架构,集成图像专用加速器、可重构加速器、可重构加密引擎等,不仅具备高能效硬件加速和信息安全技术,还实现了动态复杂环境下的高精度定位导航,同时通过算法芯片化和设计敏捷化,提高了芯片的性能和开发效率。o2sesmc

AM890芯片将在今年内实现量产。o2sesmc

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(8)SC038HGS:基于思特威第二代全局快门技术的CMOS图像传感器

厂商名:思特威(上海)电子科技股份有限公司o2sesmc

应用领域:工业机器视觉相机、无人机/扫地机避障系统、AR/VR 6DoF系统等o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • SC038HGS背照式(BSI)全局快门图像传感器采用先进的SmartGS™-2 Plus技术,依托思特威卓越的模拟电路设计,集高感光性能、低噪声、高帧率、低功耗四大性能优势于一身,可赋能多元化应用场景。

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全局快门(Global Shutter)传感器和卷帘快门(Rolling Shutter)传感器是两种不同类型的图像传感器,它们在捕捉图像方式上的显著差异,影响了它们在特定应用场景中的性能表现。在思特威(上海)电子科技股份有限公司销售总监宗翔看来,全局快门更适合于拍摄快速移动的物品,且没有畸变、拖影,才是全局快门和卷帘快门最主要的区别。o2sesmc

宗翔认为,全局快门技术在机器视觉领域具有重要性。“思特威的全局快门技术能瞬间捕捉整个画面,确保图像无畸变,满足高速运动物体的精准成像需求。”他说到,这对于无人机避障、工业自动化、AR/VR系统等应用至关重要。o2sesmc

近期,思特威推出了两款采用SmartGS®-2 Plus技术的新品——SC038HGS和SC020HGS,它们分别针对不同的应用场景展现了极高的技术优势。o2sesmc

其中,SC038HGS背照式全局快门图像传感器是公司最新研发的产品,具备640*480分辨率,每秒240帧的高帧率,3.0微米BSI结构,低至48.6毫瓦的功耗,以及超低噪声,特别适合无人机避障等对速度和精度有严格要求的应用。o2sesmc

(9)AT60LF系列:全球首款uA级超低功耗60G雷达SoC芯片

厂商名:隔空微电子(深圳)有限公司o2sesmc

应用领域:智慧康养、智慧家电、智能家居等应用场景o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • 全球首款uA级超低功耗的60G毫米波雷达SoC系列芯片,包含一发一收、一发两收、两发四收,同时提供AiP内置天线和外置天线版本。
  • 内置高性能32位MCU,支持二次开发,功耗可低至0.1mW。扫频带宽可达5GHz。内置8种复合波形,支持跳频和独立chirp信号BPM等,同时内置硬件加速器,支持时域抗干扰检测和抑制,支持FFT、CFAR、CFAR-零多普勒以及CFAR-距离-多普勒参数可独立配置等特点。

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近几年随着技术的进步,雷达技术开始在非车载领域,如智能家居、家电安防、无人机、机器人等领域得到广泛应用。对此,隔空微电子(深圳)有限公司销售副总裁张珍伟介绍了隔空微电子最新研发的60G毫米波雷达SoC系列芯片。o2sesmc

据介绍,隔空微电子在雷达芯片领域实现了全频段布局,覆盖从微波5.8G到毫米波77G,乃至未来的4D毫米波成像雷达。尽管5.8G频段产品因性价比高而广受欢迎,但其带宽和天线尺寸的局限性促使公司进一步研发60G频段的解决方案。o2sesmc

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(10)SC5501/SC5502:基于MIPI A-PHY协议的串行器和解串器芯片

厂商名:上海芯炽科技集团有限公司o2sesmc

应用领域:车载多摄像头、长距离视频传输等场景o2sesmc

产品优势:o2sesmc

  • 芯炽最新研发的基于MIPI A-PHY协议的SC5501串行器、SC5502解串器芯片,能够完成带宽高达4G、距离最远15米的同轴线传输,便捷实现远程控制、远程供电以及远程传输高速视频数据三大功能,同时具有低BER、高抗扰、高抗辐射的特点。

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上海芯炽科技集团有限公司市场副总监程涛详细介绍了串行器SC5501和解串器SC5502芯片,通过AEC-Q100车规认证。这些芯片在高带宽、长距离视频传输方面展现了卓越的性能,能够完成带宽高达4G、距离最远15米的同轴线传输,便捷实现远程控制、远程供电以及远程传输高速视频数据三大功能,同时具有低BER、高抗扰、高抗辐射的特点。o2sesmc

该系列产品具备视频聚合、信号丢失自恢复、远程控制等特性,适用于车载多摄像头、长距离视频传输等场景,满足了汽车ADAS系统及环视影像应用的严苛要求。o2sesmc

在长距离传输方面,芯炽科技Serdes芯片的A-PHY协议支持高达15米的连接距离,同时保持高性能的5档速度(2,4,8和16Gbps),据透露,未来甚至可扩展至48Gbps。o2sesmc

“SC5501和SC5502芯片的推出,满足了车载多摄像头系统对高速视频传输的迫切需求。”程涛强调,这些芯片不仅能够支持远程控制和供电,还能通过一根同轴线实现高效、可靠的视频数据传输。o2sesmc

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责编:Momoz
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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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