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打破國外壟（lǒng）斷，全國產3D芯（xīn）片為機器人“點睛”

2020-7-9 來源（yuán）：-- 作者：-

傳統機器人隻有“手”，隻能在固定好（hǎo）的點位上完成既定操作，而新一輪人工智能技術大大推動（dòng）了機器（qì）和人的協作（zuò），這也對機器人的靈活性有了更高要求。

要想像人（rén）一樣（yàng）測量（liàng）、抓取、移動和避讓物體，機（jī）器人首先需要對周邊世界的距離、形狀、厚薄有（yǒu）高（gāo）精（jīng）度的感知，而3D視覺芯片可以引導機器（qì）人（rén）完（wán）成上（shàng）述複雜的自（zì）主動作，它相當於機器人的”眼（yǎn）睛”和”大腦”。

近日，中科（kē）融合感知智能（néng）研（yán）究院（蘇州工業園（yuán）區）有限公司（sī）（以下簡稱中科融合）的全球首顆高精度3D-AI雙（shuāng）引擎SOC芯片，已經在國內一（yī）家芯片代（dài）工廠進入最終流（liú）片階段。這顆芯片將和中科融合已經進入批量的MEMS微鏡（jìng）3D結構光芯片，共同成為全國產高精度機（jī）器視覺的“3D之眼和腦（nǎo）”。

從原子的物理世界到0和1的數字世（shì）界，3D視覺“感知（zhī）智能”技術是第一座橋梁。我國放量增長的工業級、消費級市（shì）場對3D芯片的（de）剛性需求也（yě）處在爆發（fā）前夕。

中（zhōng）科融（róng）合這顆擁有全自主知識產權的MEMS感（gǎn）知芯片技術和新一代低功耗3D人工智能（néng）芯片引擎技術，填補了國內高精（jīng）度（dù）3D視覺芯片（piàn）的空白，將滿足3D芯（xīn）片（piàn）存在的巨大剛需缺口，讓中國製造、物流、安（ān）防、金融，甚至醫（yī）療行（háng）業都用上國產（chǎn）化的“3D之眼、腦”。

兩顆芯片滿足中國“3D之眼、腦”剛（gāng）需

5G的未（wèi）來在於（yú）“萬物（wù）互（hù）聯”。與人具有五官類似，萬物互聯的機器必（bì）須由各種傳感器實現感知。而（ér）在各種感官中，人類的（de）“3D視覺”，提供了我們對於世界的70%以（yǐ）上的（de）感官信息。在智能製造（zào），金（jīn）融安（ān）全，混合現實等眾多新興領域，3D視覺芯片技術都屬於核心基礎。據知名國際調研企業Yole的報（bào）告，2023年，全球（qiú）3D視覺產業將接近200億美元。

然而，所有的（de）高精度機器視覺係統的“3D視（shì）覺”入口都采用了美國德（dé）州儀器公司100%壟斷的DLP芯片技術（3D成像市（shì）場），作為（wéi）3D動態結構（gòu）光光源。過去一年，包（bāo）括疫情期間的2020第一季度，超過數十億的資金（jīn）投入智（zhì）能機（jī）器視覺領域，如果沒有這顆“DLP”芯片，以上所有的機器視覺設備都會“失明”，基（jī）於這一技術的係統投入都將（jiāng）付之東流。

而美（měi）國NVDIA公司的GPU芯（xīn）片則作為算力芯片，被（bèi）廣泛用（yòng）於3D建模計算（suàn）和AI識別（bié），讓機器“聰明”運（yùn）轉。如果沒有以上兩種芯片，機器就像失去視力和大腦的人一般“失（shī）靈”。

中科融合是國內實現全國產替代DLP芯片在3D視覺領域的（de）領頭（tóu）羊。據（jù）CEO、中科院蘇州納米所AI實驗室主任王旭光介紹，目前市場上並不存在專用於3D的AI芯片（piàn），中科融合首次實現了AI-3D雙引擎集成SOC芯片，將高精度3D建模算法引擎和基於深度學習的智（zhì）能引擎，同時在單顆芯（xīn）片中完成。

通過MEMS感知芯片（眼（yǎn）睛）和超低功耗專用AI處理器（大腦），實現高（gāo）速度和高精度3D重（chóng）構和識別（bié），完成從（cóng）三維物理世界到3D數字世（shì）界的轉化。打通了自MEMS底層核心製造工藝和驅動控製技術，到頂層核心架構和深度學習算法的全感知智能技（jì）術鏈。

而直接控製MEMS，同時整合（hé）了高精度動態結構光建模引擎和自研NPU雙引擎的SOC芯片，全世界第一顆高精度3D-AI芯（xīn）片，不僅（jǐn）成本低，單價隻（zhī）有國外同類指標產品的三分之一上下（xià），而且（qiě）功耗低至毫瓦級，“插上充電寶就能跑起來”。“同樣是高精度（dù），DLP光機模組像磚頭，我們的芯片模組隻有大拇指大小，體（tǐ）積小功耗小，這是通過技術的代差（chà）實現的。”

電（diàn）子科技大學教授周軍一直（zhí）專（zhuān）注於智能感知（zhī）算法（fǎ）與芯片（piàn）協同設計，在他看（kàn）來，“人工智能芯（xīn）片技術需要為應用場景服務，中科融合以中國科學院蘇（sū）州納米所的核（hé）心芯片技術為基礎，集成了自研的高精度MEMS微鏡芯片驅動、高精度3D建模算法引擎以及（jí）基（jī）於深度學習的（de）AI加速引擎，是全世界第一次創新性地把AI芯片和高精度3D技（jì）術用芯片化的手（shǒu）段（duàn）實現。”而且這枚高精度3D智能視覺芯片完全實現國產，在機器視覺、生物（wù）識別（bié）、智能（néng）家居、自（zì）動駕駛、遊戲影視等眾多需要（yào）3D建模（mó）和空間識（shí）別的應用場景（jǐng），有廣闊的應用空間。

填補國產3D感知（zhī）芯片空（kōng）白

作為國內第一家專注於“AI+3D”自主核心（xīn）芯片技術的科技創新型企業，中（zhōng）科融合（hé）的創業史可以追溯（sù）到2006年設（shè）立（lì）的中國科學院蘇州納米技術與納米（mǐ）仿（fǎng）生研究所。

2009年（nián），國產第一代半導體芯片技（jì）術的先驅——中（zhōng）科院王守覺院士（牽頭）在蘇州納米所成立高維仿生信息學（xué）實驗室，為蘇州納米所播下了人工智能的種子。

數年內，多位美國，日本，新加坡海歸博士加入納米所芯片專業團隊，從SOI的晶圓開始，曆經七年開發了包含工藝，驅（qū）動，算（suàn）法，設計（jì）和光機電（diàn）整合等一係列自（zì）有知（zhī）識產權工藝技術，用王旭光（guāng）的話說（shuō），“團隊是（shì）從燒磚頭開始蓋房的”。

2018年，在（zài）蘇州工業園區管委會（huì）和清華啟迪金控的共同支持下，中科融合正式成立，立足傳感器和深（shēn）度學（xué）習融合、芯片底層硬科技，助力國家實現以具有（yǒu）自主知識產權的MEMS微鏡芯片對DLP芯片的國產替代。

這是一支國內少有的跨AI芯片設計（jì）、算法和MEMS芯片工藝的綜合性人（rén）才團隊。90%以上為（wéi）研發人員，平均芯片研發資曆超過10年（nián）。依托蘇州園區頂級（jí）的MEMS芯片代工線（xiàn），公司具有完整的光機電研發實（shí）驗室、芯片組裝超淨實驗室和深度學習算法實（shí）驗室等（děng）完備研發條件。

據王旭光介紹，目前的國外芯片大多數是低成本、低精度。在3-30萬個3D點雲，類（lèi）似早期（qī）的數碼相機的低分辨率，“而我們的國產自研芯片可以做到上百萬以上的高精度（dù）3D點雲，相當於直接到了高分辨率3D相機時代。更加重要的是，在提供如此高精度（dù）的同時，可以做到和低精度（dù）相機相同的低成本、小體積（jī）。這是目前國外的DLP芯片（piàn）做不到的。”

“作為產業鏈上遊的基礎層技術廠商，我們將（jiāng）在5G時代，賦能具有邊（biān）緣智能的（de）3D感知設備，推動具有百億美元規模的智（zhì）能3D產業鏈的爆發，趕超國際頂尖（jiān）水平（píng）。”王（wáng）旭光表示，同時，已經過幾（jǐ）個月（yuè）測試核心3D智能相機模組及相關產品已經在多家企業的物流分揀自動機器、高精度醫療用掃描設備等導入應用（yòng），預計在（zài）2020年第三季度將陸續正式（shì）上市。

（來源：科技日報）

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