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| 本文作者： 張偉 | 2018-04-05 18:15 |
物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，建立在設備端感知能力、計算能力不斷提升的基礎之上，這一趨勢讓低功耗 AI 芯片的需求不斷增加，整個市場也在不斷擴大，催生了諸多創(chuàng)業(yè)公司。
憑借著靈活性更強、開放開源的 RISC-V 計算機指令集架構(gòu)以及相對前沿的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)——硅光（Silicon Photonics），又一家 AI 芯片創(chuàng)業(yè)公司殺入戰(zhàn)場。
OURS（Optical Universal RISC Systems）于 2017 年 2 月創(chuàng)立，總部位于美國加州圣克拉拉，此地為硅谷重鎮(zhèn)，英特爾、英偉達的總部皆選址于此。
有趣的是，據(jù) OURS 創(chuàng)始人、CEO 譚章熹介紹，公司名稱是加州大學伯克利分校教授、2017 年新晉圖靈獎得主 David Patterson 所取，其中有個字母“R”也是因為 Patterson 本人以往成功的項目名字中都包含這個字母，二者更深的淵源在于，Patterson 還是譚章熹的博士生導師。
按照 OURS 官方的表述，他們是一家“以低功耗端計算（Edge Computing）AI 芯片為核心技術(shù)的創(chuàng)業(yè)公司”—— 擁有從 3D 傳感器、特定領域 AI 芯片到軟件的全棧解決方案。其目標是讓機器能夠智能地以 3D 的方式感知世界。
通俗來講，他們的芯片方案未來可用于工業(yè)自動化領域（如分揀貨品的機器人/機械臂）、安防領域（如安防攝像頭傳感器）、自動駕駛領域（如激光雷達傳感器）以及其他涉及到 3D 感知和多傳感器融合的垂直行業(yè)。
目前，OURS 團隊已有近 20 人，大多來自加州大學伯克利分校、清華大學、臺灣大學、斯坦福大學等。他們的主要專業(yè)領域包括微處理器設計、RISC-V 計算機指令集架構(gòu)、硅光技術(shù)以及非易失性存儲器系統(tǒng)，其中 70% 的員工擁有博士學位。當然，作為一家創(chuàng)業(yè)公司，其團隊還在不斷擴張中。
不得不說，OURS 屬于典型的技術(shù)型創(chuàng)業(yè)，這和兩位聯(lián)合創(chuàng)始人的背景息息相關(guān)。
據(jù)雷鋒網(wǎng)新智駕了解，譚章熹本科畢業(yè)于清華大學電子工程系，而后前往加州大學伯克利分校深造，拿到計算機科學博士，是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和超大規(guī)模集成電路（VLSI）設計專家。他師從的導師 David Patterson，正是 RISC 指令集架構(gòu)的創(chuàng)始人，如今 RISC 架構(gòu)已經(jīng)進化到第五代—— RISC-V，OURS 的 AI 處理器正是基于這一開源指令集架構(gòu)進行開發(fā)的。
用譚章熹的話說，他代表的是公司名中的字母“R”（RISC 架構(gòu)），而公司的另一位創(chuàng)始人林森則代表的是“O”（Optical）。
林森是清華大學微電子學學士、加州大學伯克利分校電子工程博士，本科和博士與譚章熹都是校友，學的是硅光和混合信號設計專業(yè)。在伯克利期間，他研發(fā)了世界上第一個直接用光互聯(lián)的微處理器芯片。
除去兩位有著光鮮技術(shù)履歷的創(chuàng)始人，OURS 還聘請了硅谷著名 CPU 設計公司甲骨文的高管和 David Patterson 一同擔任公司技術(shù)顧問。
資本方面，OURS 已于去年 6 月完成 A 輪融資，具體數(shù)額不詳，投資方包括北極光創(chuàng)投、元禾谷風創(chuàng)投（Oriza Ventures）以及創(chuàng)新工場，清一色華人領銜的資本。
有了人才和資本的雙重保障，OURS 在潛心研發(fā)一年多之后，終于有了階段性的成果。
其中包括：
FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave，可調(diào)頻連續(xù)波）全固態(tài)激光雷達系統(tǒng)，已有 Demo，正和客戶進行聯(lián)合測試；
基于硅光技術(shù)的相控陣（Optical Phase Array，OPA）測試芯片；
低功耗的 AI 處理器，已經(jīng)在 FPGA 上驗證和實現(xiàn)，即將進行流片（Tape Out）。
據(jù)了解，OURS 產(chǎn)品的第一批試用客戶中，有相當一部分在中國。正因此，這家公司宣布進入中國市場。
那么，OURS 的產(chǎn)品到底有什么獨特之處？
譚章熹告訴雷鋒網(wǎng)新智駕，OURS 采用的計算架構(gòu)是以數(shù)據(jù)為中心的，因為現(xiàn)在是“數(shù)據(jù)為王”的時代。
具體來看，OURS 的計算架構(gòu)最底層、最基礎的便是數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)之上，是傳統(tǒng)的傳感器和創(chuàng)新性的數(shù)據(jù)存儲、傳輸技術(shù)，包括硅光模塊、非易失性存儲器。
硅光技術(shù)是一種基于硅光子學的低成本、高速的光通信技術(shù)，用激光束代替電子信號傳輸數(shù)據(jù)。 這一技術(shù)很適合于計算機內(nèi)部和多核之間的大規(guī)模通信，其最大的優(yōu)勢在于擁有相當高的傳輸速率，可使處理器內(nèi)核之間的數(shù)據(jù)傳輸速度比目前快 100 倍甚至更高。
*硅光芯片
當然，硅光并不是僅限于實驗室的“黑科技”，已有幾十年發(fā)展史，能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。OURS 聯(lián)合創(chuàng)始人林森比較擅長這一技術(shù)領域。
再往上，則是 RISC-V 計算機指令集架構(gòu)，作為下層軟件和上層硬件之間通信的橋梁/接口；最上面則是幾個熱門的垂直應用領域，包括 3D 圖像感知、實時傳感器融合以及端上人工智能計算。
這些應用領域直觀對應的市場則包括自動駕駛、安防監(jiān)控、倉儲自動化，也是 OURS 非常重視的幾大市場。
這里再著重介紹一下 RISC-V 指令集架構(gòu)。
RISC，中文名“精簡指令集計算機”，出自 2017 年兩位新晉圖靈獎得主 John L. Hennessy 和 David Patterson 之手，由加州大學伯克利分校于 1980 年發(fā)布。芯片指令集幫助計算機軟件與底層硬件設備通信，是計算機的基本組成部分，RISC-V 是 RISC 的第五代版本。
據(jù)譚章熹介紹，很多硅谷公司將 RISC-V 看作是處理器領域的 Linux，現(xiàn)在除了 ARM 和英特爾之外，基本上所有相關(guān)公司都在為 RISC-V 的基金會提供支持，包括英偉達，也開始在對外供貨的 GPU 當中置入 RISC-V 架構(gòu)。此外，去年 11 月，西部數(shù)據(jù)（West Digital）公司宣布將在未來 2-3 年內(nèi)把其所有的 CPU 核心都替換成 RISC-V，這是 10 億美金量級的生意，影響力很大。
實際上，谷歌內(nèi)部也在秘密進行基于 RISC-V 架構(gòu)的處理器開發(fā)。
目前，整個 RISC-V 的生態(tài)系統(tǒng)中，有 100 多家相關(guān)公司，從初創(chuàng)企業(yè)到成熟的行業(yè)巨頭都有。因為這些企業(yè)認為基于這個架構(gòu)的芯片在物聯(lián)網(wǎng)等領域的應用將迎來爆發(fā)式增長。
OURS 正是因為看到這樣的市場機會，也希望從中收獲一杯羹。
RISC-V 架構(gòu)相比于以往行業(yè)內(nèi)使用的 ARM 架構(gòu)優(yōu)勢明顯。譚章熹告訴雷鋒網(wǎng)新智駕，RISC-V 本身是開放式的結(jié)構(gòu)，而且是開源的，沒有 IP（專利授權(quán)）費用的問題，這對創(chuàng)業(yè)公司非常友好，大大降低了資金門檻。而且，“RISC-V 讓開發(fā)者有很多的自由度去做一些特殊應用的優(yōu)化。”譚章熹表示。
另外，OURS 在設計處理器引擎的時候，特意考慮到低功耗的要求，也支持其他的一些垂直領域的應用。如果和 ARM 處理器架構(gòu)相比，其功耗要低 6 倍、面積效率則提升 5 倍，這對于物聯(lián)網(wǎng)領域的一些應用是非常大的利好。
如前所述，OURS 的低功耗 AI 處理器已經(jīng)在 FPGA 上驗證和實現(xiàn)，即將進行流片，行業(yè)可以小小期待一下。
受益于 OURS 的芯片解決方案基于 RISC-V 架構(gòu)和硅光技術(shù)，所以其在 3D 感知領域便有了更多發(fā)揮空間。
激光雷達作為自動駕駛領域極其重要的傳感器，其成本的居高不下成為整個行業(yè)的痛點。OURS 正在試圖解決這一問題，他們的方案是 FMCW 全固態(tài)激光雷達系統(tǒng)。
FMCW 中文為“可調(diào)頻連續(xù)波”，是一種高精度雷達測距技術(shù)，其原理在于“雷達接收的回波的頻率與發(fā)射的頻率變化規(guī)律相同，都是三角波規(guī)律，只是有一個時間差，利用這個微小的時間差可計算出目標距離。”這一測距技術(shù)在毫米波雷達領域有應用，但是在激光雷達領域并不常見。
* FMCW 原理圖
在 OURS 之前，使用這一技術(shù)的激光雷達公司只有兩家，一家是被通用收購的 Strobe，另一家是寶馬投資的 Blackmore。
目前，市面上諸多激光雷達廠商采用的測距技術(shù)都是 ToF（Time of Flight，意為“飛行時間”，其原理是傳感器通過計算光線發(fā)射和反射時間差或相位差，來換算被拍攝物體的距離，以產(chǎn)生深度信息”），包括機械旋轉(zhuǎn)式的激光雷達以及走 MEMS、OPA、Flash 技術(shù)路線的三類固態(tài)激光雷達。
譚章熹介紹，采用 ToF 測距技術(shù)的激光雷達，會出現(xiàn)兩大問題：
1、在保持穩(wěn)定性的情況下，如何控制光進行掃描？比如 Velodyne 的方案主要是旋轉(zhuǎn)，但這導致激光雷達很笨重；
2、激光雷達接收端的設計如何讓信噪比更高？ToF 技術(shù)對接收端的要求非常高，甚至需要做到單光子檢測。
這些問題導致采用 ToF 測距技術(shù)的雷達系統(tǒng)難做而且成本高。所以，OURS 便采用了 FMCW 測距技術(shù)來設計其激光雷達系統(tǒng)。
當然，采用 FMCW 方案依然存在很大挑戰(zhàn)，因為其本身技術(shù)門檻高，而且造價不菲，不適合消費級市場。
迎難而上的 OURS 給出的方案是基于硅光技術(shù)來進行光學引擎的設計，同時，通過軟件定義的方式，用更多的計算（強有力的數(shù)字信號處理能力）加上普通的激光雷達硬件便可以搭建出一套系統(tǒng)，在探測的深度、精度和距離方面也有很好的表現(xiàn)，同時還能大大降低成本。
*OURS 全固態(tài)激光雷達系統(tǒng)
同時，這個系統(tǒng)也能處理傳感器融合，包括將一些普通攝像頭的數(shù)據(jù)和激光雷達數(shù)據(jù)融合在一起。
這里還不得不提采用 FMCW 方案的激光雷達的幾個特性：
對于自動駕駛來講，能給出更重要的目標物信息——速度信息；
其信噪比更高，特別是在強光環(huán)境和雨天；
這類方案的激光雷達能夠保證多個雷達一起工作時不會相互干擾。
需要明晰的是，OURS 做的是基于 RISC-V 指令集架構(gòu)的軟件定義的片上激光雷達系統(tǒng)（LiDAR-on-a-chip System）—— 產(chǎn)品的 DNA 實際上是芯片，而不是激光雷達硬件。
通過將固態(tài)激光雷達傳感器、處理器以及軟件算法有機整合，譚章熹表示，Ours 未來可將基于激光雷達的汽車自動駕駛現(xiàn)有感知方案成本降低 99%（數(shù)萬美金降低到數(shù)百美金）。
在 FMCW 全固態(tài)激光雷達之外，OURS 還推出了基于硅光技術(shù)的 OPA 激光雷達測試芯片，此前 Quanergy 也有類似產(chǎn)品。
關(guān)于商業(yè)上的考慮，譚章熹表示，雖然 OURS 團隊中的多數(shù)成員都是做計算機、芯片行業(yè)出身的，但他們不想把自己定義成一家傳統(tǒng)意義上的半導體公司，他們希望能為客戶提供更高附加值的產(chǎn)品和方案——從芯片到軟件的完整解決方案。簡言之，OURS 并不只是為了“賣芯片”而來。
在 OURS 專注的 3D 感知及 AI 芯片市場前景方面，數(shù)據(jù)顯示，2022 年，3D 感知市場規(guī)模有望達到 90 億美元，復合增長率為 38%，AI 芯片市場規(guī)模有望達到 82 億美元，復合增長率在 9.4% 左右。
這意味著 OURS 及其同行擁有一片肥沃的土壤。
在譚章熹口中，中國是其非常重視的一大市場。
首先是因為團隊中有很多華人，在中國也有其投資方、供應商還是合作伙伴；而且，中國對于半導體產(chǎn)品和技術(shù)的渴求很旺盛，已經(jīng)超過了石油，成為第一大進口商品。諸如此類的原因吸引著 OURS 。
譚章熹表示公司正考慮在中國成立辦公室，目前還在選址。
既然要進入中國市場，OURS 自然要面對很多本土的競爭對手，譚章熹并不想多談這個話題，只是表示，“AI 芯片這個領域現(xiàn)在比較熱，也說明 OURS 是在‘Do the right thing’。”
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