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隨著人工智能興起，安防市場就成為了其全球最大的市場，也是成功落地的最主要場景之一。

根據(jù)美國信息服務(wù)社的數(shù)據(jù)，截至 2015 年末，全球已安裝了超過 2.45 億個視頻監(jiān)控攝像頭，我國已安裝的監(jiān)控攝像頭也已超過 3000 萬個，同時全球和國內(nèi)監(jiān)控攝像頭銷售市場仍在逐年擴張，每年僅我國就產(chǎn)生數(shù)萬PB的數(shù)據(jù)量。與數(shù)據(jù)量同步增長的是巨大的市場規(guī)模，國內(nèi)安防市場在近十年來快速發(fā)展，市場總產(chǎn)值從2012年的3280億，增長到了2017年的6000億，研究機構(gòu)預(yù)計到2022年會達(dá)到萬億規(guī)模。

海量數(shù)據(jù)決定了智能化的發(fā)展速度，市場規(guī)模決定了商業(yè)化的潛力。人工智能+安防成為各大公司追逐的“香餑餑”是必然。

安防監(jiān)控芯片分類

多年的發(fā)展，使得安防行業(yè)不僅形成了比較完整的市場格局和產(chǎn)業(yè)鏈。

在安防產(chǎn)品中，攝像頭、交換機、IPC(網(wǎng)絡(luò)攝像機)、硬盤刻錄機、各類服務(wù)器等設(shè)備都需要芯片。芯片在安防系統(tǒng)中扮演核心角色，主要的安防監(jiān)控芯片可分為ISP芯片、DVR SoC芯片、IPC SoC芯片、NVR SoC芯片這四類，IPC芯片增長潛力最大。

從技術(shù)角度而言，ISP芯片(ImageSignalProcessing，圖像信號處理)主要負(fù)責(zé)對前端攝像頭所采集的原始圖像信號進(jìn)行處理。

前端ISP芯片、IPCSoC芯片領(lǐng)域，目前國內(nèi)市場國產(chǎn)芯片(主要是華為海思)的提升到70%左右，國外芯片占比降低到30%左右，富瀚微ISP芯片實力強勁，并積極開拓IPC芯片市場;另外，國科微憑借集成電路產(chǎn)業(yè)基金加持，已成功在IPC芯片市場站穩(wěn)腳跟。

DVR(DigitalVideoRecorder，數(shù)字硬盤錄像機)SoC芯片主要用于模擬音視頻的數(shù)字化、編碼壓縮與存儲;IPC(IPCamera，IP攝像機)SoC芯片通常集成了嵌入式處理器(CPU)、圖像信號處理(ISP)模塊、視音頻編碼模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等，具備入侵探測、人數(shù)統(tǒng)計、車輛逆行、丟包檢測等一些簡單的視頻分析功能。

NVR(NetworkVideoRecorder，網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機)SoC芯片主要用于視頻數(shù)據(jù)的分析與存儲，功能相對單一，但由于多與IPC聯(lián)合使用，市場增長也較快。

在后端，無論是在DVRSOC芯片、NVRSOC芯片上，華為海思已經(jīng)占了接近80%的市場份額，其他廠商在該領(lǐng)域缺乏競爭力。

通常情況下，安防視頻監(jiān)控模擬攝像機的核心部件包括一顆圖像傳感器和一顆ISP芯片，安防視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)攝像機的核心部件包括一顆圖像傳感器和一顆IPCSoC芯片。

前端與后端技術(shù)方案對比

前端產(chǎn)品的核心功能是為后端提供高質(zhì)量、初步結(jié)構(gòu)化的圖像數(shù)據(jù)，其主要作用有兩點：提升部分智能分析應(yīng)用的實時性，節(jié)省帶寬和后端計算資源。

典型的前端智能攝像頭內(nèi)置深度學(xué)習(xí)算法，一方面可以在前端完成人臉定位檢測和質(zhì)量判斷，有效解決漏抓誤報問題，同時擁有較好的圖像效果，即使周圍環(huán)境光線不佳，人員戴帽子或一定角度下低頭、側(cè)臉，仍然可以做到準(zhǔn)確檢測，并自動截取視頻中的人臉輸出給后端;另一方面可以輸出編碼后的網(wǎng)絡(luò)視頻，還支持輸出非壓縮、無損無延時的視頻流圖像，這樣可以為大型用戶節(jié)省服務(wù)器成本和帶寬，在同等服務(wù)器數(shù)量和計算能力的情況下能夠接入更多路攝像頭。

后端產(chǎn)品的核心功能是利用計算能力對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析，一般包括智能 NVR、高密度GPU服務(wù)器。前者是基于深度學(xué)習(xí)算法推出的智能存儲和分析產(chǎn)品，兼顧傳統(tǒng) NVR 優(yōu)勢的同時增加了視頻結(jié)構(gòu)化分析功能;后者集成了基于深度學(xué)習(xí)的智能算法，每秒可實現(xiàn)數(shù)百張人臉圖片的分析、建模，可支持?jǐn)?shù)十萬人臉黑名單布控，人臉1V1比對、以臉?biāo)涯樀榷囗棇嵱霉δ?，滿足各行業(yè)的人臉智能分析需求。

從前后端智能化模塊來看，目前的解決方案有兩種思路，一種是智能前置，一種是后置智能，這一直是行業(yè)備受爭議的兩個方向。

由于前端設(shè)備內(nèi)的空間有限，再加上功耗、成本等因素的限制，智能前置會受硬件計算資源限制，只能運行相對簡單的、對實時性要求很高的算法，但算法升級、運維較難;后端智能分析通常可以根據(jù)需求配置足夠強大的硬件資源，能夠運行更復(fù)雜的、允許有一定延時的算法。另外，在后端算法升級、運維都會比較方便。需要說明的是，前后端產(chǎn)品不是對立與競爭的關(guān)系，根據(jù)實際應(yīng)用的不同將長期同時存在。

安防AI芯片發(fā)展趨勢

根據(jù)IDC最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年我國人工智能市場規(guī)模為17.6億美元，預(yù)計2023年將達(dá)到119億美元。而在這其中，平安城市中的安防仍然是最大的應(yīng)用場景。

要想打開安防領(lǐng)域的市場，就要在功耗和成本的嚴(yán)格約束下，不斷提升算力，適配場景，提升芯片的專用性。

例如，端側(cè)和后臺對AI芯片的要求不同，在當(dāng)下城市智能安防系統(tǒng)狀況下，端側(cè)以減少傳輸壓力為目的，是作為基本算力的存儲，而后臺需要專注于算力提升，且要求更加通用化以及各種算法的同時調(diào)度能力。

而應(yīng)用場景的不同也引出了另一個問題：做通用芯片還是專用芯片?專用芯片犧牲了靈活性，對特殊場景進(jìn)行優(yōu)化;通用芯片適配多種場景，能耗也相應(yīng)上升。

專用的AI芯片應(yīng)該是未來的發(fā)展趨勢，無論是在云端還是在邊緣側(cè)，隨著應(yīng)用的逐漸落地，應(yīng)用場景和各種專用功能會愈加清晰，市場需求也會越來越多。

另外，與GPU和FPGA相比，ASIC的專利壁壘要小得多，而且其設(shè)計難度也是最小的。隨著AI應(yīng)用場景的落地，專用的ASIC芯片量產(chǎn)成本低、性能高、功耗低的優(yōu)勢會逐漸凸顯出來。

那么，端側(cè)和云端又是哪個有更大的機會?

在端側(cè)，以往采用主芯片加AI協(xié)處理器的方式，而目前合二為一的方案已成為主流，且需要易用、穩(wěn)定、支持主流深度學(xué)習(xí)框架的軟件開發(fā)工具，此外，端側(cè)設(shè)備對功耗和價格也非常敏感。

與端側(cè)相比，云側(cè)對AI芯片的解碼能力要求更高，起碼不低于AI處理能力，在此基礎(chǔ)上，大數(shù)據(jù)并發(fā)效率決定了AI算力實際能發(fā)揮的程度。在價格與功耗方面，云側(cè)并沒有端側(cè)那么敏感，不過降低花費始終是用戶的訴求。

目前安防中，“云邊結(jié)合”是發(fā)展的趨勢。但從當(dāng)前AI芯片市場前景和競爭格局看，國內(nèi)AI芯片企業(yè)在邊緣端的機會更多，尤其是視頻處理相關(guān)芯片具有很大潛力。國內(nèi)很多人工智能企業(yè)鎖定的都是交通監(jiān)控、人臉識別、公司考勤等單點單技術(shù)的應(yīng)用，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用興起，這類企業(yè)的市場空間將進(jìn)一步擴大。

云端AI市場一直由Nvidia的GPU和Intel的CPU主導(dǎo)，寒武紀(jì)、Graphcore、Habana Labs等公司在挑戰(zhàn)。而國內(nèi)企業(yè)在云端芯片領(lǐng)域仍在加速追趕。

安防行業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了眾多基于自主研發(fā)的采用ASIC架構(gòu)的攝像機邊緣智能芯片，通過將智能算法直接固化為IP，嵌入前端視頻監(jiān)控SOC芯片中，實現(xiàn)低功耗，低成本、性能強的優(yōu)勢。

針對此次“實體清單”事項，?？低暩邔討B(tài)度非常堅決，芯片受限制，我們換芯片，換不了芯片的，我們換組件，換不了組件的，我們重新設(shè)計產(chǎn)品。如果必要，我們將自己設(shè)計芯片?！?/p>

此外，海康威視總裁胡揚忠、高級副總裁黃方紅在溝通會上進(jìn)一步指出：“由于這兩年美國斷供的壓力存在，公司也在考慮自研，這方面的考慮和安排都在推進(jìn)，也做了一些工作。另外，芯片不神秘，由于現(xiàn)在IP共享的策略，芯片已經(jīng)沒有那么復(fù)雜。在1994年的時候我們就做過芯片設(shè)計。對于國家而言，對于中國的整個IC產(chǎn)業(yè)鏈來說，構(gòu)建起自己完整的IC產(chǎn)業(yè)鏈，是更應(yīng)該關(guān)心的事情。”

大華股份已經(jīng)推出了自研AISoC芯片，并用于睿智系列經(jīng)濟型人臉相機，預(yù)計大華將于今年Q3推出第二代高性能方案。雖然，?？低曇恢闭J(rèn)為自研芯片不劃算，但其將視頻智能分析技術(shù)及人臉圖像檢索系統(tǒng)及其方法專利授權(quán)給富瀚微，并被用在新一代IPC芯片中，助力富瀚微打入安防智能芯片。

另外，以地平線、云天勵飛、依圖科技為代表的人工智能初創(chuàng)企業(yè)也推出眾多終端AI SoC芯片;寒武紀(jì)推出的云端智能芯片MLU100，通過聯(lián)合星宸半導(dǎo)體/SigmaStar和的盧深視推出了集成寒武紀(jì)終端智能處理器IP產(chǎn)品的系統(tǒng)解決方案，以芯片+安防場景助力行業(yè)應(yīng)用。

在國家政策以及資本力量支持下，國產(chǎn)AI芯片廠商在推理端已具備完善的產(chǎn)品組合，可以對國際廠商形成替代。

國內(nèi)主要廠商在安防AI芯片領(lǐng)域布局情況

海思：

目前，在視頻編解碼芯片領(lǐng)域海思是絕對的霸主。根據(jù)HIS統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年海思以62%的出貨占比，遠(yuǎn)超TI、NXP和Ambarella等國外企業(yè)。另外，在網(wǎng)絡(luò)攝像機(IPC)SoC芯片市場中，海思半導(dǎo)體可謂一家獨大。

主要產(chǎn)品：Hi3516CV500等、云端AI芯片“昇騰”系列

國科微：

國科微電子股份有限公司成立于2008年，長期致力于智能機頂盒、智能監(jiān)控、存儲、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域大規(guī)模集成電路及解決方案開發(fā)。

國科微2015年進(jìn)入安防IPC領(lǐng)域，憑借其優(yōu)秀的ISP性能、完善的系統(tǒng)架構(gòu)、超高的系統(tǒng)集成度、優(yōu)異的低功耗設(shè)計等高性價比優(yōu)勢，先后推出GK710x等系列H.264監(jiān)控芯片，新一代H.265智能監(jiān)控芯片GK720系列及產(chǎn)品解決方案，廣泛應(yīng)用于平安城市、智能家居、交通、金融、學(xué)校等行業(yè)級、民用消費級安防監(jiān)控市場。

主要產(chǎn)品：GK7205/GK7205S、GK7202、GK7101、GK7102

景嘉微：

長沙景嘉微電子股份有限公司成立于2006年4月，致力于信息探測、信息處理和信息傳遞領(lǐng)域的技術(shù)和綜合應(yīng)用，為客戶提供高可靠、高品質(zhì)的解決方案、產(chǎn)品和配套服務(wù)。目前是國內(nèi)率先成功自主研發(fā)國產(chǎn)化圖形處理芯片(GPU)并產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。

景美系列GPU芯片是高可靠性、高性能、低功耗的圖形處理芯片，能夠高效的完成圖形加速功能，并提供了多種豐富的外設(shè)接口，支持外視頻在圖形上進(jìn)行開窗、縮放、旋轉(zhuǎn)以及疊加顯示。

主要產(chǎn)品：JM5400、JM7200

富瀚微：

上海富瀚微電子股份有限公司成立于2004年4月，專注于視頻監(jiān)控芯片及解決方案，滿足高速增長的數(shù)字視頻監(jiān)控市場對視頻編解碼和圖像信號處理的芯片需求。

在視頻監(jiān)控方面，可提供高性能視頻編解碼SoC和圖像信號處理器芯片，主要包括IPCSoC和CameraISP兩個方面。

主要產(chǎn)品：FH8856、FH8852、FH8632、FH8535、FH8538D等。

云天勵飛:

云天勵飛成立于2014年，經(jīng)過短短幾年的發(fā)展已成為一家提供五位一體(芯片+算法+數(shù)據(jù)+應(yīng)用+服務(wù))端到端全棧式解決方案的供應(yīng)商。其“深目”方案已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到平安城市、智慧城市、智慧商業(yè)、無人機船車、機器人和智能制造等行業(yè)。

云天勵飛在2016年完成了第一代深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器NNP100的研制，并基于FPGA載體實現(xiàn)商用。

云天勵飛推出的第二代自主知識產(chǎn)權(quán)人工智能芯片DeepEye1000于2018年10月成功流片。DeepEye1000是一款異構(gòu)多核視覺分析SoC芯片,內(nèi)嵌一顆自定義指令集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器,具有低功耗、高能效、智升級、可編程等特點,可廣泛用于攝像機、機器人、無人機,以及數(shù)字城市、新零售等場景,實現(xiàn)視覺AI城市大腦終端攝像機的安全、獨立、自主、可控。

主要產(chǎn)品：NNP100、DeepEye1000

地平線：

地平線基于自主研發(fā)的邊緣計算平臺及領(lǐng)先的深度學(xué)習(xí)算法，可以實現(xiàn)邊緣端AI的計算與推廣，為客戶提供高清人臉識別攝像機、高性能視頻結(jié)構(gòu)化服務(wù)器及高性能、低功耗、低成本的全棧式智慧城市解決方案。

主要產(chǎn)品：旭日1.0芯片

阿里巴巴：

2018年4月，阿里巴巴宣布達(dá)摩院正在研發(fā)一款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片--Ali-NPU。這款芯片將用于圖像視頻分析、機器學(xué)習(xí)等AI推理計算。

Ali-NPU將應(yīng)用在解決圖像、視頻識別、云計算等商業(yè)場景的AI推理運算問題，提升運算效率、降低成本。據(jù)阿里方面透露，按照設(shè)計，阿里巴巴的Ali-NPU性能，將是目前市面上主流CPU、GPU架構(gòu)AI芯片的10倍，而制造成本和功耗僅為一半，性價比超過40倍。該芯片成熟后將通過阿里云提供公共服務(wù)。

主要產(chǎn)品：Ali-NPU

寒武紀(jì)：

成立于2016年的寒武紀(jì)，成立之初就發(fā)布了世界首款商用深度學(xué)習(xí)專用處理器寒武紀(jì)1A處理器(Cambricon-1A)，并成為全球第一個成功流片并擁有成熟產(chǎn)品的AI芯片公司，擁有終端AI處理器IP和云端高性能AI芯片兩條產(chǎn)品線。其中中科曙光與寒武紀(jì)合作，在人工智能服務(wù)器Phaneron中搭載寒武紀(jì)的深度學(xué)習(xí)ASIC芯片，在深度學(xué)習(xí)應(yīng)用中比傳統(tǒng)的CPU/GPU在性能、功耗和芯片面積方面均有較大優(yōu)勢，有望在安防監(jiān)控領(lǐng)域落地應(yīng)用。

今年6月份，寒武紀(jì)公司推出云端AI芯片“思元”——第二代云端AI芯片思元270(MLU270)及板卡產(chǎn)品。思元270芯片處理非稀疏深度學(xué)習(xí)模型的理論峰值性能提升至上一代MLU100的4倍，達(dá)到128TOPS(INT8);同時兼容INT4和INT16運算，理論峰值分別達(dá)到256TOPS和64TOPS;支持浮點運算和混合精度運算。思元270采用寒武紀(jì)公司自主研發(fā)的MLUv02指令集，可支持視覺、語音、自然語言處理以及傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)等人工智能應(yīng)用。

主要產(chǎn)品：Cambricon-1A、MLU270

比特大陸：

2017年，比特大陸推出其AI品牌Sophon(算豐)，并發(fā)布其第一代云端AI芯片張量計算處理器BM1680，適用于CNN/RNN/DNN 的訓(xùn)練和推理。BM1680 單芯片能夠提供 2TFlops 單精度加速計算能力，芯片由64 NPU構(gòu)成。2018 年比特大陸發(fā)布第2代算豐AI芯片BM1682，計算力有大幅提升。同時，10月份比特大陸基于云端芯片BM1682還發(fā)布了算豐智能服務(wù)器SA3。

2019年9月17日，在福州城市大腦暨閩東北信息化戰(zhàn)略合作發(fā)布會上，比特大陸發(fā)布了其算豐第三代AI芯片BM1684，該芯片聚焦于云端及邊緣應(yīng)用的人工智能推理，采用臺積電12nm工藝，為福州城市大腦基礎(chǔ)設(shè)施提供算力。

目前，比特大陸已量產(chǎn)發(fā)布多款云端BM168X系列和終端BM188X系列AI芯片，可應(yīng)用于人臉識別、自動駕駛、城市大腦、智能安防、智能醫(yī)療等人工智能場景。

主要產(chǎn)品：云端BM168X系列和終端BM188X系列AI芯片

依圖科技：

2019年5月，依圖宣布推出其首款視覺推理AI芯片產(chǎn)品questcore(中文名“求索”)，該款芯片采用16nm工藝，最高能提供每秒15TOPS(每秒萬億次運算)的視覺推理性能，適用于人臉識別等多種任務(wù)場景。此外依圖還推出了基于該芯片構(gòu)建的軟硬件一體化系列產(chǎn)品和行業(yè)解決方案。

questcore單芯片可支持64路視頻高清實時解碼，支持50路視頻實時解析，可支持視覺的檢測、分類、識別、跟蹤等任務(wù)。

主要產(chǎn)品：questcore