國內(nèi)手機(jī)廠商在高端化進(jìn)程中,自研芯片不是新鮮事,從小米澎湃C系列、vivo芯片V系列,到OPPO曾經(jīng)發(fā)布的專用NPU芯片MariSilicon X,這些自研芯片均與圖像信號(hào)處理(ISP)相關(guān),涉及使用算法實(shí)現(xiàn)校正失真、消除噪聲、調(diào)整亮度和對(duì)比度等圖像視頻增強(qiáng)功能。
國內(nèi)手機(jī)廠商自研芯片以影像芯片為切入點(diǎn),源于ISP影像核心技術(shù)和系統(tǒng)定制能力相對(duì)容易掌握,有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異。
然而,芯片的功能越來越密集,設(shè)計(jì)集成度提升,ISP作為功能模塊被集成到SoC芯片中變得更加常見,也就出現(xiàn)了不同的ISP產(chǎn)品形態(tài)。
ISP產(chǎn)品形態(tài)多樣化傳統(tǒng)ISP通常為獨(dú)立芯片,代表廠商為富瀚微;CMOS圖像傳感器(CIS)通常集成ISP,比如思特威的產(chǎn)品主要是集成ISP的CIS,豪威科技(OmniVision)具有更豐富產(chǎn)品組合,布局“ISP芯片+集成ISP的CIS”;NXP、Nextchip在ISP方面的產(chǎn)品形態(tài)主要為“ISP芯片+集成ISP的自動(dòng)駕駛SoC”;面向汽車市場(chǎng),Mobileye、NVIDIA、黑芝麻智能等廠商也推出了集成ISP的自動(dòng)駕駛芯片。
獨(dú)立ISP芯片性能強(qiáng)、成本高;集成式ISP成本低、面積小、處理能力不及獨(dú)立芯片??傮w來說,推動(dòng)集成ISP的主要是CIS廠商;汽車主控SoC供應(yīng)商也開始在其產(chǎn)品中集成ISP,可降低攝像頭硬件成本和尺寸,解決高像素?cái)z像頭散熱問題。
圖注:全球ISP相關(guān)廠商(來源:芯查查)
圖注:三種ISP方案人工智能與ISP融合ISP的技術(shù)進(jìn)步之一是運(yùn)用AI增強(qiáng)圖像和視頻質(zhì)量,AI ISP芯片應(yīng)運(yùn)而生。
AI提升消費(fèi)電子中的ISP水平,常見的作用是在弱光條件下降低圖像噪聲、提高圖像清晰度;識(shí)別圖像中的各種場(chǎng)景或物體,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。
在自動(dòng)駕駛汽車領(lǐng)域,AI ISP處理實(shí)時(shí)圖像,準(zhǔn)確識(shí)別汽車周圍環(huán)境,輔助駕駛決策。AI主要克服傳統(tǒng)ISP在照明條件不佳、或者高速移動(dòng)情況下的成像問題,增強(qiáng)汽車對(duì)潛在危險(xiǎn)做出反應(yīng)的能力,提高行車和道路安全。
在安防領(lǐng)域,AI ISP更有效地處理閉路電視圖像,幫助檢測(cè)可疑活動(dòng)、識(shí)別人臉或識(shí)別無人看管的物件,提供實(shí)時(shí)警報(bào)和增強(qiáng)整體安全措施。
ISP汽車前裝市場(chǎng)受益于自動(dòng)駕駛和ADAS自動(dòng)駕駛和ADAS興起,實(shí)時(shí)圖像處理至關(guān)重要,要求ISP近乎實(shí)時(shí)地執(zhí)行對(duì)象跟蹤、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和深度感知等復(fù)雜任務(wù)。同時(shí),車載攝像頭數(shù)量不斷增加,攝像頭不僅被用于自動(dòng)駕駛和ADAS,還被用于駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)和整體態(tài)勢(shì)感知,因此需要能夠同時(shí)處理多個(gè)視頻流的復(fù)雜ISP。應(yīng)用場(chǎng)景和設(shè)計(jì)要求的變化對(duì)ISP提出了更高的要求。
圖注:汽車使用攝像頭數(shù)量
在汽車前裝市場(chǎng)上,ISP用于駕駛輔助系統(tǒng)和車載娛樂系統(tǒng)。在駕駛輔助系統(tǒng)中,ISP芯片實(shí)現(xiàn)高清晰度的攝像頭圖像處理,對(duì)自動(dòng)緊急制動(dòng)、盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)、車道保持輔助等至關(guān)重要。汽車廠商越來越多地在車載娛樂系統(tǒng)中使用高清晰度顯示屏和多媒體功能,推動(dòng)ISP的單車使用數(shù)量。
在汽車后裝市場(chǎng)上,ISP應(yīng)用相對(duì)較少,因?yàn)槟壳跋M(fèi)者對(duì)于后裝ISP需求相對(duì)較低,汽車后裝市場(chǎng)規(guī)模較小。但是隨著安全意識(shí)高漲,對(duì)駕駛輔助和安全監(jiān)控功能需求增加,后裝市場(chǎng)潛力也在逐漸釋放。
部分國內(nèi)ISP廠商根據(jù)芯查查產(chǎn)業(yè)鏈地圖顯示,ISP主要品牌包括PIXELPLUS、富瀚微、德州儀器、ADI、意法半導(dǎo)體等,其中國內(nèi)廠商富瀚微產(chǎn)品比較豐富,包含數(shù)款車規(guī)級(jí)產(chǎn)品。根據(jù)公開資料,下文介紹3家ISP國內(nèi)廠商的產(chǎn)品,僅供參考。
1、富瀚微
富瀚微產(chǎn)品包括安防視頻監(jiān)控多媒體處理芯片、數(shù)字接口模塊,包括ISP芯片、IPC SoC芯片、DVR SoC芯片和數(shù)字接口模塊。富瀚微的ISP產(chǎn)品已演進(jìn)到第7代,在圖像增強(qiáng)、降噪、寬動(dòng)態(tài)、色彩還原、低照度等方面產(chǎn)品表現(xiàn)較好。
圖注:富瀚微ISP部分產(chǎn)品(來源:芯查查)
富瀚微2023下半年車規(guī)級(jí)ISP隨著設(shè)計(jì)導(dǎo)入結(jié)束,預(yù)計(jì)會(huì)貢獻(xiàn)營(yíng)收。此外,富瀚微半年報(bào)顯示,2023年上半年?duì)I業(yè)收入88,352.30萬元,同比下降24.09%;實(shí)現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)12,848.64萬元,同比下降46.96%。其中,第二季度,公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入46,783.07萬元,環(huán)比一季度上升12.54%,實(shí)現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)6,998.43萬元,環(huán)比一季度上升19.63%;營(yíng)收和利潤(rùn)均開始環(huán)比上升。
報(bào)告期內(nèi),公司研發(fā)投入14,722.08萬元,占營(yíng)業(yè)收入比例16.66%。主要投向高性能人工智能邊緣計(jì)算系列芯片項(xiàng)目、車用圖像信號(hào)處理及傳輸鏈路芯片組、高性能視覺處理SoC項(xiàng)目、新一代系統(tǒng)平臺(tái)項(xiàng)目、多標(biāo)準(zhǔn)視頻編解碼器項(xiàng)目的開發(fā),以及新技術(shù)的預(yù)研、研發(fā)人力等。截至2023年6月30日,公司有研發(fā)人員407人,占公司員工總數(shù)的84%,碩士及以上學(xué)歷201人,占研發(fā)人員比例49%,本科學(xué)歷203人,占研發(fā)人員比例50%。
2、芯原微電子
芯原微電子(下文稱芯原)是一家提供芯片定制服務(wù)和半導(dǎo)體IP授權(quán)服務(wù)的企業(yè),推出一系列AI-ISP、AI-GPU。芯原AI-ISP利用人工智能技術(shù)解決了傳統(tǒng)ISP面臨的挑戰(zhàn),比如低光、降噪、去馬賽克、HDR和快速準(zhǔn)確的自動(dòng)對(duì)焦。
芯原的“FLEXA”技術(shù)將AI引擎與ISP IP相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)功能的同時(shí)在ISP和AI引擎之間不引入額外幀緩沖延時(shí)和DDR帶寬。芯原AI ISP技術(shù)可幫助客戶在智能手機(jī)、安防攝像頭、汽車等產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)低功耗AI降噪。
圖注:芯原正在研究的ISP相關(guān)項(xiàng)目(來源:芯原)
在圖像信號(hào)處理器技術(shù)上,芯原的關(guān)鍵技術(shù)包括ISP高動(dòng)態(tài)范圍處理、去鏡頭陰影、去壞點(diǎn)、時(shí)域和空域去噪聲、彩色噪聲抑制、動(dòng)態(tài)范圍壓縮、去馬賽克插值、伽馬校正、對(duì)比度增強(qiáng)、邊緣增強(qiáng)、色彩校正、圖像縮放、自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)對(duì)焦、與傳感器系統(tǒng)交互以及標(biāo)定,調(diào)試軟件工具開發(fā)。
芯原圖像信號(hào)處理器產(chǎn)品線包括ISP8000Pico、ISP8000Nano、ISP8000L、ISP8000、ISP8200L-FS、ISP8200-FS、DW100、DW200、DW200-FS等產(chǎn)品,可針對(duì)不同應(yīng)用市場(chǎng)優(yōu)化芯片面積和成本。
在車規(guī)級(jí)產(chǎn)品方面,芯原2021年推出ISO26262 ASIL-B級(jí)別汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的ISP8000L-FS版本;2022年6月再度獲得IEC 61508:2011SIL 2級(jí)工業(yè)功能安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,以上證書均由功能安全咨詢公司ResilTech頒發(fā)。
此外,芯原研究并定義了新一代的ISP8200系列產(chǎn)品,單個(gè)ISP IP支持高達(dá)8顆攝像頭和2.0GPixel/s的高吞吐率像素計(jì)算,基于ISO26262開發(fā)流程并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)車規(guī)安全機(jī)制,可以滿足無人駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用需求,在市場(chǎng)上具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
3、國科微
國科微在ISP和視頻編解碼技術(shù)上形成深厚積累,其高清智能網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)SoC芯片集成嵌入式中央處理器、圖像信號(hào)處理模塊、視音頻編碼模塊、視頻智能算法處理模塊、安全加密模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、存儲(chǔ)模塊等,核心技術(shù)是ISP及編碼模塊。
國科微在ISP、編解碼、NPU等核心技術(shù)持續(xù)投入,新一代普惠型智能視頻編碼芯片已完成樣片驗(yàn)證以及客戶側(cè)導(dǎo)入,進(jìn)入批量推廣階段;該芯片集成輕量級(jí)邊緣算力加速引擎,將為市場(chǎng)提供更具性價(jià)比的智能解決方案。
圖注:國科微視頻編解碼芯片集成ISP技術(shù)(來源:國科微、國海證券)
上半年,國科微視頻解碼系列芯片產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)銷售收入159,058.55萬元,同比增長(zhǎng)49.13%,占公司上半年?duì)I業(yè)收入的62.60%。視頻解碼系列芯片產(chǎn)品主要有GK62系列、GK63系列、GK65系列、GK67系列以及GK68系列等,分別對(duì)應(yīng)高清機(jī)頂盒芯片、超高清4K機(jī)頂盒芯片、超高清8K機(jī)頂盒芯片、TV/商顯芯片和AR/VR處理芯片,產(chǎn)品具有高集成度、低功耗等特性,支持TVOS、國密、AVS等多項(xiàng)國產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
小 結(jié)ISP運(yùn)用領(lǐng)域很多,同樣具有潛力的應(yīng)用還包括:在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)中,ISP用以生成逼真圖形并增強(qiáng)用戶體驗(yàn);ISP在工業(yè)環(huán)境中檢查產(chǎn)品,檢測(cè)缺陷和分析生產(chǎn)過程,提高產(chǎn)品質(zhì)量并降低制造成本;ISP使機(jī)器人能夠感知周圍環(huán)境并與之互動(dòng),推進(jìn)機(jī)器人技術(shù)并增加其在各個(gè)行業(yè)的采用;ISP可以幫助提高無人機(jī)攝像頭的圖像質(zhì)量和穩(wěn)定性,ISP還可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤、地形建模等高級(jí)功能,為無人機(jī)應(yīng)用提供更多可能性。
ISP國產(chǎn)化已經(jīng)滲透許多細(xì)分領(lǐng)域,廠商關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈整合,與上游CIS、算法等相關(guān)廠商進(jìn)行合作,實(shí)現(xiàn)從硬件到軟件的全面掌握,將有助于提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占有率。
審核編輯 黃宇
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