酷芯：从专用无线图传芯片到边缘AI SoC

5月17日，在芯原主办的“第十四届松山湖中国IC创新高峰论坛”上，合肥酷芯微电子有限公司联合创始人、CTO沈泊介绍了公司新晋开发的第三代满足功能安全的12nm AI SoC——AR94系列。

沈泊首先回顾了酷芯的发展历程，自2011年成立以来，酷芯一直致力于为机器人行业提供创新解决方案。公司率先在无人机图传领域取得了突破，推出全球首个实现无线图传距离超过5公里的公司，此前传输距离仅是数百米。“这一成就得益于我们与大疆科技的紧密合作，共同定义了新一代无线图传标准。”沈泊说道。此后，公司陆续围绕射频推出一系列无线数传新品。

而随着机器人技术的不断发展，酷芯意识到，仅仅提供高质量的图像传输已经不足以满足市场的需求。因此公司从2014年开始，投入大量资源进行机器人感知和智能计算技术的研发，与智能传输一起，构建了公司的三大核心技术。2017年十月第一代28nm AI SoC AR92系列问世，2021年推出第二代车规级22nm AI SoC，今年公司正式推出了第三代满足功能安全的12nm AI SoC AR94系列。

机器人的形态及应用五花八门，因此对于主控芯片的诉求并不完全一致，但普遍需要较丰富的传感器接口、较高的数据处理能力及AI算力，以及相对较低的系统功耗，并且还需要具有更高性价比。因此，酷芯定义了新一代针对机器人应用的智能SoC。

该SoC具有六大优势，针对数字处理部分，包括了高CPU主频、高NPU算力以及强CV处理能力，另外还具有多光谱感知能力，特别支持红外等多光谱成像。同时系统功耗较低，并支持宽压输入。

异构处理架构包括了4个2.4GHz的64位CPU、8TOPS NPU、600MHz MCU以及1.2GHz DSP，DMIPS达到了2w+。沈泊强调，目前机器人视觉处理应用具有多种流派，包括采用深度学习的方法，也有传统的CV处理，因此酷芯和合作伙伴深入研究，推出了具有NPU和DSP在内的异构处理模式。并且支持更多神经网络算子，支持INT8、INT16及混合精度计算，支持各类主流流行框架，以及支持语音及视觉大模型在内的新技术。

值得一提的是，酷芯微的NPU为100%自研NPU，能效比为12TOPS/W，支持动态DDR带宽压缩。在功耗、量化精度、利用率、DDR占用量、网络适配性等方面，超越了第三方授权的NPU IP。

ISP也是酷芯自研的IP，支持4-8K视频，拥有较强的可见光感知能力，另外该ISP也具有AI功能，可以做AI超分、降噪、AI视频提亮等等丰富功能。此外，酷芯的产品还支持热成像，与市面主流的高德红外、艾睿、海康微影、Ulis都可以直驱支持，无需FPGA转接。并支持最高1920的分辨率。“比如1080分辨率的红外的ISP，酷芯的功耗仅为100mW，这在全球也是比较领先的。”沈泊表示。

在典型应用场景下，处理器功耗控制在1瓦以内，极大降低了散热设计的难度，同时也延长了机器人的续航时间。工作电压为0.65V至1V的宽压。

通过支持双目立体视觉、结构光和ToF三种3D视觉技术，可根据不同的应用场景灵活选择，发挥各类3D视觉技术的优势，进而满足客户需求。

还可进一步丰富传感器的类型，支持多传感器接入，将多种3D视觉技术融合，与客户一起创造更多玩法，如6路摄像头避障、深度图像与可见光图像结合等。

“早期的扫地机器人，由于算力不足，因此即便广告说得再好，拿到家里一用，家里的环境五花八门，就会变成智障。这也是我们新一代边缘AI SoC可以解决的痛点。”沈泊说道。