作者：電子創(chuàng)新網(wǎng)張國(guó)斌

(資料圖片)

當(dāng)流量和速度不再是瓶頸，視頻就將成為主流的信息消費(fèi)模式。此刻乃至未來(lái)必將是一個(gè)“無(wú)處不屏幕，無(wú)處不視頻”的世界。新技術(shù)的演進(jìn)由此激發(fā)……

人們對(duì)于高清、高幀率的視頻需求，必然有增無(wú)減。傳統(tǒng)的CPU、GPU已經(jīng)無(wú)法勝任這一需求。于是，視頻處理單元（VPU）應(yīng)運(yùn)而生。VPU是什么？它基于一個(gè)多標(biāo)準(zhǔn)的視頻編解碼器（編碼器/解碼器），能夠通過(guò)時(shí)間復(fù)用同時(shí)處理多個(gè)數(shù)據(jù)流。

從技術(shù)角度看，VPU內(nèi)置視頻編解碼加速專用功能模塊，是專門面向視頻場(chǎng)景優(yōu)化設(shè)計(jì)的視頻加速器，具有高性能、低功耗、低延時(shí)等特性，能為視頻行業(yè)應(yīng)用帶來(lái)高能效的加速計(jì)算。

VPU的市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景非常多，戶外顯示、無(wú)人機(jī)、安防、移動(dòng)端、汽車、工業(yè)、醫(yī)療、云游戲、云桌面、VR/AR、元宇宙等都是其應(yīng)用場(chǎng)景，也因?yàn)閳?chǎng)景廣泛，市場(chǎng)對(duì)專用視頻處理芯片的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。有研究分析，預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)，VPU市場(chǎng)規(guī)模或?qū)⑦_(dá)千億美金。

面對(duì)這個(gè)巨大的增量市場(chǎng)，各大互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、云計(jì)算與半導(dǎo)體巨頭都紛紛出手，爭(zhēng)奪市場(chǎng)，如谷歌在2021年發(fā)布了自研的Argos VCU，騰訊自研了視頻轉(zhuǎn)碼芯片“滄海”。此外，Meta、字節(jié)跳動(dòng)、快手等互聯(lián)網(wǎng)大廠紛紛啟動(dòng)了VPU布局，半導(dǎo)體領(lǐng)域的IP廠商安謀科技也推出了“玲瓏”系列VPU。不過(guò)，有家本土IP廠商因?yàn)殚L(zhǎng)期專注于處理器IP領(lǐng)域，積累較深，在VPU領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入了收獲期，它就是有“中國(guó)芯片IP第一股”之稱的芯原微電子（上海）股份有限公司（芯原股份，688521.SH，本文簡(jiǎn)稱“芯原“）。根據(jù)灼識(shí)咨詢的研究數(shù)據(jù)，在這個(gè)領(lǐng)域，芯原VPU IP市場(chǎng)占有率已經(jīng)成為了全球第一！

“芯原的VPU已經(jīng)被眾多大家耳熟能詳?shù)娜蛑ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)及知名半導(dǎo)體公司所采用。”芯原股份執(zhí)行副總裁、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)部總經(jīng)理汪洋在接受電子創(chuàng)新網(wǎng)獨(dú)家專訪時(shí)指出。“基本上目前大家要選VPU的時(shí)候，首選的就是芯原的技術(shù)。我們VPU的性能在業(yè)界已經(jīng)有口皆碑，獲得了大家的廣泛認(rèn)可。”

|長(zhǎng)期積累與沉淀造就視頻技術(shù)領(lǐng)域的全球第一

其實(shí)，芯原的VPU與中國(guó)25年前的流行VCD有很大的淵源，今天我們就展開(kāi)說(shuō)說(shuō)。

25年前，中國(guó)曾經(jīng)風(fēng)靡過(guò)VCD，這個(gè)產(chǎn)業(yè)造就了一家叫步步高的整機(jī)企業(yè)(大名鼎鼎的OPPO和VIVO就源于步步高)，他們生產(chǎn)的步步高VCD糾錯(cuò)能力特別強(qiáng)，我記得一個(gè)加拿大的同學(xué)回國(guó)特意在華強(qiáng)北買了五臺(tái)帶回去，另外，這個(gè)產(chǎn)業(yè)還造就了一家做視頻解碼芯片的公司，叫C-cube，它是全球最早從事數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的公司，我一個(gè)哥們買VCD的時(shí)候總問(wèn)人家“里面是斯高柏（C-cube）解碼芯片嗎？”得到肯定的答復(fù)后才愿意下單。

風(fēng)靡一時(shí)的步步高VCD

可惜，C-cube公司抓住了VCD的機(jī)遇卻沒(méi)有抓住后來(lái)的MP3、MP4機(jī)遇，公司在2001年被LSI收購(gòu)，視頻壓縮技術(shù)的開(kāi)拓者C-cube就以這樣方式淡出了大眾視野，它真的就這樣消失了嗎？

不，它將以另外的方式繼續(xù)輝煌下去！

2006年7月5日，芯原從LSI Logic公司成功購(gòu)并ZSP數(shù)字信號(hào)處理器部門，根據(jù)資產(chǎn)收購(gòu)協(xié)議，芯原已獲得ZSP可授權(quán)內(nèi)核、開(kāi)發(fā)工具、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和軟件，以及其它相關(guān)聯(lián)的發(fā)明和專利。大部分ZSP部門的員工，包括工程師、軟件開(kāi)發(fā)、銷售、客戶服務(wù)和支持代表加入芯原，研發(fā)人員中就有原來(lái)C-cube的團(tuán)隊(duì)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)也由此進(jìn)入了芯原。曾在LSI任職的汪洋就是那時(shí)加入了芯原。

芯原股份執(zhí)行副總裁、業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)部總經(jīng)理汪洋

收購(gòu)ZSP，是因?yàn)樾驹春们度胧紻SP的未來(lái)，這個(gè)判斷也是很準(zhǔn)確的，后來(lái)獨(dú)立的DSP器件銷售下滑，而嵌入式DSP應(yīng)用風(fēng)生水起。目前，芯原的ZSP已經(jīng)應(yīng)用在很多場(chǎng)景。據(jù)汪洋介紹，芯原可編程ZSP數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) IP對(duì)算法進(jìn)行了層層優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的不斷加速。ZSP系列IP囊括多種PPA規(guī)格和系統(tǒng)要求，廣泛適用于音頻、語(yǔ)音、圖像、視覺(jué)、無(wú)線連接、電力線通信等場(chǎng)景。

“大約自2010年起，數(shù)字視頻處理就開(kāi)始熱門起來(lái)，當(dāng)時(shí)很多平臺(tái)型企業(yè)和獨(dú)立IC設(shè)計(jì)公司如聯(lián)發(fā)科等，都在自研視頻編解碼器。芯原專注于處理器IP技術(shù)，公司管理層非常看好VPU技術(shù)的前景，并認(rèn)為這個(gè)需求會(huì)長(zhǎng)期存在，且持續(xù)擴(kuò)大。”汪洋回憶說(shuō)，“我們當(dāng)時(shí)就決定用原來(lái)C-cube的團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行VPU技術(shù)的研發(fā)，同時(shí)分派具備豐富硬件邏輯電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師們加入VPU開(kāi)發(fā)隊(duì)伍。這個(gè)團(tuán)隊(duì)能力出眾，戰(zhàn)斗力和凝聚力都非常強(qiáng)。我們最早開(kāi)發(fā)支持1080P的H.264的編解碼器。后來(lái)，新的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)不斷推出，如VP9、H.265/HEVC、AV1、H.266/VVC等，感覺(jué)像游戲里打不完的怪，團(tuán)隊(duì)的開(kāi)發(fā)壓力也倍增！然而一次次的高目標(biāo)達(dá)成，使得這支團(tuán)隊(duì)的戰(zhàn)斗力也不斷提升。”

“隨著視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)，也給我們帶來(lái)了一個(gè)好處，那就是跟隨的人逐漸少了。這就像長(zhǎng)跑，如果你堅(jiān)持，哪怕幾乎跑不動(dòng)了也不放棄，熬過(guò)最艱辛的階段后，就會(huì)進(jìn)入收獲期！”汪洋感慨地表示，“后來(lái)很多公司逐步放棄了自研視頻編解碼器，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)不斷推陳出新，而且要做到向后兼容，這讓很多大公司都吃不消！更重要的一點(diǎn)是，在對(duì)新格式進(jìn)行支持時(shí)，如何在保證高性能編解碼的同時(shí)，盡可能控制好硬件的規(guī)模，也就是更好地復(fù)用已有的編解碼硬件以減少硬件單元和使用功耗，達(dá)到最優(yōu)的PPA。由于芯原一直專注于視頻編解碼技術(shù)，我們?cè)谕渡磉@個(gè)技術(shù)研發(fā)的最初，就從代碼架構(gòu)上考慮到了未來(lái)持續(xù)擴(kuò)展時(shí)的PPA問(wèn)題。芯原VPU核心團(tuán)隊(duì)一起工作了20年以上，深耕視頻領(lǐng)域，提供業(yè)內(nèi)最全面的編解碼選項(xiàng)給客戶，具備快速實(shí)現(xiàn)客戶視頻相關(guān)定制化功能的能力，還有非常優(yōu)秀的軟件支持團(tuán)隊(duì)，可以幫客戶在SoC 系統(tǒng)中最大程度地使用好VPU的各項(xiàng)功能和性能。這些都是芯原VPU技術(shù)的獨(dú)特價(jià)值，獲得了市場(chǎng)的高度認(rèn)可。”

| 持續(xù)創(chuàng)新升級(jí)技術(shù)，保持領(lǐng)跑節(jié)奏

始于與谷歌在視頻技術(shù)上的合作，芯原在VPU IP上持續(xù)投入研發(fā)至今，已經(jīng)碩果累累。結(jié)合公司長(zhǎng)期的技術(shù)和市場(chǎng)積累，芯原正在將VPU不斷推向一個(gè)個(gè)新的創(chuàng)新高度，以保持在這個(gè)領(lǐng)域的持續(xù)領(lǐng)跑節(jié)奏。

回顧過(guò)去，2010年谷歌為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量視頻格式開(kāi)源且免費(fèi)而收購(gòu)了On2。一年后On2/谷歌將其相關(guān)客戶協(xié)議轉(zhuǎn)讓給芯原。同年，芯原成為谷歌WebM視頻格式在亞洲首個(gè)硬件合作伙伴。隨后，芯原經(jīng)過(guò)內(nèi)部團(tuán)隊(duì)的持續(xù)開(kāi)發(fā)，在2014年新增了高清視頻解決方案，在2018年擁有了4K和8K分辨率的視頻編解碼的能力，并增加了視頻壓縮處理模塊。

據(jù)汪洋介紹，芯原的VPU除了具有優(yōu)秀的視頻處理能力，高度可擴(kuò)展，且經(jīng)過(guò)眾多客戶產(chǎn)品的市場(chǎng)驗(yàn)證之外，還可以與自有的各類核心處理器IP原生協(xié)同，實(shí)現(xiàn)具有突破性的處理能力。

“為了讓芯原各個(gè)IP之間具有更好的協(xié)同處理能力，我們開(kāi)發(fā)了FLEXA同步接口通信技術(shù)，用以高效地連接多個(gè)IP，從而形成面向低延時(shí)、低帶寬和低功耗應(yīng)用的子系統(tǒng)解決方案；還開(kāi)發(fā)了統(tǒng)一幀緩沖壓縮（Unified Frame Buffer Compression）技術(shù)，通過(guò)無(wú)損或有損壓縮來(lái)連接所有像素處理器IP，以最大限度地減少SoC的整體DDR帶寬，并實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算等。基于以上芯原自有的技術(shù)，我們形成一系列創(chuàng)新子系統(tǒng)方案，比如AI-ISP 、AI-GPU、視頻編碼器+ISP，視頻解碼器+矢量GPU 等，為各類應(yīng)用帶去了具有顛覆性的創(chuàng)新處理性能。“

2021年3月，芯原宣布新優(yōu)化的VC9000視頻編解碼器與VIP9400人工智能 (AI) 和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)的結(jié)合，可以更高效地處理數(shù)據(jù)中心的視頻流，提供領(lǐng)先的AI視頻處理，包括高吞吐量和可伸縮性，以及實(shí)時(shí)AI視頻內(nèi)容分析和基于場(chǎng)景的視頻編碼和AI像素增強(qiáng)。

近日，芯原還在德國(guó)2023嵌入式展覽會(huì)上宣布其已向客戶交付支持8K@120FPS VVC/H.266的多格式視頻硬件解碼器Hantro VC9000D。最新一代的Hantro VC9000D采用多格式統(tǒng)一架構(gòu)，支持多種視頻格式靈活配置及性能擴(kuò)展，其VVC獨(dú)立解碼器，或和HEVC、H.264、AV1、VP9、AVS2等其他先進(jìn)視頻格式組合的解碼器在12納米工藝節(jié)點(diǎn)下均可達(dá)到單核8K@30fps的性能；在更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)或多核模式下可進(jìn)一步達(dá)到8K@60fps以及8K@120fps的性能。此外，VC9000D還可全面支持包括VP8、MPEG-4、VC-1、AVS/AVS+、MPEG-2等在內(nèi)的多種傳統(tǒng)視頻格式。這是全球首發(fā)，目前還沒(méi)有其他公司的產(chǎn)品可以支持到如此多的視頻格式！

汪洋表示，目前，芯原的Hantro視頻轉(zhuǎn)碼加速解決方案已經(jīng)獲得中國(guó)前5名互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中的3家，以及全球前20名云服務(wù)提供商中的12家的采用。感謝長(zhǎng)期以來(lái)與廣大用戶的共同成長(zhǎng)，芯原正持續(xù)地為Hantro視頻解決方案引入最新的技術(shù)，以使互聯(lián)網(wǎng)廠商和云服務(wù)提供商客戶從中獲益。未來(lái)芯原還將通過(guò)創(chuàng)新的Chiplet架構(gòu)和先進(jìn)的封裝技術(shù)，持續(xù)致力于為客戶提供更高性能、更靈活的視頻技術(shù)解決方案。

長(zhǎng)期的積累與奮進(jìn)，芯原終于攀上了VPU世界的頂峰，在VPU領(lǐng)域已經(jīng)遙遙領(lǐng)先！期待處理器IP積累豐厚的芯原，能持續(xù)給大家?guī)?lái)更多驚喜！

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