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打破国外垄断全国产3D芯片为机器人“点睛”

发布日期:2020-11-21 10:56   来源:未知   阅读:

  传统机器人只有“手”,只能在固定好的点位上完成既定操作,而新一轮人工智能技术大大推动了机器和人的协作,这也对机器人的灵活性有了更高要求。

  要想像人一样测量、抓取、移动和避让物体,机器人首先需要对周边世界的距离、形状、厚薄有高精度的感知,而3D视觉芯片可以引导机器人完成上述复杂的自主动作,它相当于机器人的”眼睛”和”大脑”。

  近日,中科融合感知智能研究院(苏州工业园区)有限公司(以下简称中科融合)的全球首颗高精度芯片,已经在国内一家芯片代工厂进入最终流片阶段。这颗芯片将和中科融合已经进入批量的MEMS微镜3D结构光芯片,共同成为全国产高精度机器视觉的“3D之眼和脑”。

  从原子的物理世界到0和1的数字世界,3D视觉“感知智能”技术是第一座桥梁。我国放量增长的工业级、消费级市场对3D芯片的刚性需求也处在爆发前夕。

  5G的未来在于“万物互联”。与人具有五官类似,万物互联的机器必须由各种传感器实现感知。而在各种感官中,人类的“3D视觉”,提供了我们对于世界的70%以上的感官信息。在智能制造,金融安全,混合现实等众多新兴领域,3D视觉芯片技术都属于核心基础。据知名国际调研企业Yole的报告,2023年,全球3D视觉产业将接近200亿美元。

  然而,所有的高精度机器视觉系统的“3D视觉”入口都采用了美国德州仪器公司100%垄断的DLP芯片技术(3D成像市场),作为3D动态结构光光源。过去一年,包括疫情期间的2020第一季度,超过数十亿的资金投入智能机器视觉领域,如果没有这颗“DLP”芯片,以上所有的机器视觉设备都会“失明”,基于这一技术的系统投入都将付之东流。

  而美国NVDIA公司的GPU芯片则作为算力芯片,被广泛用于3D建模计算和AI识别,让机器“聪明”运转。如果没有以上两种芯片,机器就像失去视力和大脑的人一般“失灵”。

  中科融合是国内实现全国产替代DLP芯片在3D视觉领域的领头羊。据CEO、中科院苏州纳米所AI实验室主任王旭光介绍,目前市场上并不存在专用于3D的AI芯片,中科融合首次实现了AI-3D双引擎集成SOC芯片,将高精度3D建模算法引擎和基于深度学习的智能引擎,同时在单颗芯片中完成。

  通过MEMS感知芯片(眼睛)和超低功耗专用AI处理器(大脑),实现高速度和高精度3D重构和识别,完成从三维物理世界到3D数字世界的转化。打通了自MEMS底层核心制造工艺和驱动控制技术,到顶层核心架构和深度学习算法的全感知智能技术链。

  而直接控制MEMS,同时整合了高精度动态结构光建模引擎和自研NPU双引擎SOC芯片,全世界第一颗高精度3D-AI芯片,不仅成本低,单价只有国外同类指标产品的三分之一上下,而且功耗低至毫瓦级,“插上充电宝就能跑起来”。“同样是高精度,DLP光机模组像砖头,我们的芯片模组只有大拇指大小,体积小功耗小,这是通过技术的代差实现的。”

  电子科技大学教授周军一直专注于智能感知算法与芯片协同设计,在他看来,“人工智能芯片技术需要为应用场景服务,中科融合以中国科学院苏州纳米所的核心芯片技术为基础,集成了自研的高精度MEMS微镜芯片驱动、高精度3D建模算法引擎以及基于深度学习的AI加速引擎,是全世界第一次创新性地把AI芯片和高精度3D技术用芯片化的手段实现。”而且这枚高精度3D智能视觉芯片完全实现国产,在机器视觉、生物识别、智能家居、自动驾驶、游戏影视等众多需要3D建模和空间识别的应用场景,有广阔的应用空间。

  作为国内第一家专注于“AI+3D”自主核心芯片技术的科技创新型企业,中科融合的创业史可以追溯到2006年设立的中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所。

  2009年,国产第一代半导体芯片技术的先驱——中科院王守觉院士(牵头)在苏州纳米所成立高维仿生信息学实验室,为苏州纳米所播下了人工智能的种子。

  数年内,多位美国,日本,新加坡海归博士加入纳米所芯片专业团队,从SOI的晶圆开始,历经七年开发了包含工艺,驱动,算法,设计和光机电整合等一系列自有知识产权工艺技术,用王旭光的话说,“团队是从烧砖头开始盖房的”。

  这是一支国内少有的跨AI芯片设计、算法和MEMS芯片工艺的综合性人才团队。90%以上为研发人员,平均芯片研发资历超过10年。依托苏州园区顶级的MEMS芯片代工线,公司具有完整的光机电研发实验室、芯片组装超净实验室和深度学习算法实验室等完备研发条件。

  据王旭光介绍,目前的国外芯片大多数是低成本、低精度。在3-30万个3D点云,类似早期的数码相机的低分辨率,“而我们的国产自研芯片可以做到上百万以上的高精度3D点云,相当于直接到了高分辨率3D相机时代。更加重要的是,在提供如此高精度的同时,可以做到和低精度相机相同的低成本、小体积。这是目前国外的DLP芯片做不到的。”

  “作为产业链上游的基础层技术厂商,我们将在5G时代,赋能具有边缘智能的3D感知设备,推动具有百亿美元规模的智能3D产业链的爆发,赶超国际顶尖水平。”王旭光表示,同时,已经过几个月测试核心3D智能相机模组及相关产品已经在多家企业的物流分拣自动机器、高精度医疗用扫描设备等导入应用,预计在2020年第三季度将陆续正式上市。

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