4年3款自研晶元！獨家揭秘奧比中光幕後的晶元研發團隊
今年6月19日，OPPO在法國巴黎盧浮宮正式發布了首款採用3D結構光技術的安卓旗艦機——Find X。作為一款定價高達4999元起的高端旗艦機，OPPO Find X在京東上首銷就取得了47秒銷量破萬台，15分鐘銷售額破億元的好成績。7月24日，丘鈦科技發布的公告更是顯示，丘鈦科技拿到了OPPO的超100萬顆3D結構光模組訂單。而作為OPPO Find X的3D結構光模組的獨家技術供應商，奧比中光這家國內3D技術領域的獨角獸也成功引起了業內更為廣泛的關注。
資料顯示，奧比中光成立於2013年，是一家集研發、生產、銷售為一體的3D感測技術高科技企業。2014年，榮獲深圳孔雀計劃第一名。2015年其3D深度攝像頭Astra、Astra mini就已完成量產。2016年曾獲得全球第二大晶元方案商聯發科的戰略投資。今年5月，奧比中光完成了超過2億美金的D輪融資，本輪融資由螞蟻金服領投，賽富投資、松禾資本、天狼星資本以及仁智資本等數家老股東跟投。目前，奧比中光已成為國內人工智慧領域的獨角獸。在3D感測器領域，具有結構光、雙目等技術方案。
另外，值得注意的是，奧比中光並不僅僅是一家3D演算法/模組廠商，同時其也可以算作是一家晶元廠商，因為其一直都有在做自己的晶元，從最初的通過FPGA來實現，到後來設計專用的ASIC晶元，到現在，其ASIC晶元已經演進到了第三代。近日，芯智訊走訪了奧比中光，首度採訪到了一直處於幕後的奧比中光晶元設計團隊，揭開了奧比中光的「芯」路歷程。
▲晶元研發負責人盧克
堅持自主研發，四年三款晶元
由於3D感測產業是一個很新的行業，奧比中光在2013年開始在消費級3D感測領域探索的時候，整個生態系統都是空白的。既沒有相關的演算法、晶元，也缺乏重要的光學部件等。而成熟的3D感測技術，則需要包括光學系統設計、視覺測量演算法設計、晶元設計、嵌入式開發、驅動開發、SDK開發，三維重建計算機視覺、機器學習演算法研究以及雲端應用演算法研發等多個技術環節。
對外界來說，對奧比中光的印象大多停留在3D技術方案和3D感測攝像頭模組的提供商。事實上，奧比中光在3D感測技術這塊已經擁有了一整套完整的自主知識產權，其中就包括了自主設計的3D感測演算法晶元。
據了解，早在2014年初，奧比中光就開始在上海成立了晶元研發部門，當時雖然只有幾個人，但都是來自於IBM、AMD、Marvell、朗訊等全球知名晶元公司，並且平均擁有著9年以上的半導體行業從業經驗。其中晶元研發負責人盧克此前還在中科院龍芯項目中擔任主要項目成員。
「從奧比中光成立之初，就堅定了走自主研發的道路，而自主晶元也正是其中非常關鍵一環。所以從2014年初，我們就成立了晶元研發部門，2014年下半年開始，我們開始自行研發ASIC晶元。當時公司整體資金僅1000萬美金，就拿出了幾百萬美金來投入到了風險巨大的晶元研發當中，足見對於晶元研發的重視。所幸的是，2015年7月，我們的第一顆ASIC晶元MX400就成功量產了。這也是當時國內首顆3D深度相機計算晶元，主要用於3D攝像頭色彩數據和深度數據處理。」盧克告訴芯智訊。
據介紹，奧比中光的第一代晶元MX400，採用的是55nm工藝，是由中芯國際代工的。這款晶元量產成功之後，就植入了奧比中光第一代消費級3D感測攝像頭Astra上。隨後，搭載了這顆晶元的3D感測攝像頭Astra還被先後成功應用到了電視機頂盒，惠普家用掃描儀，優必選的機器人當中。
2017年，奧比中光又推出了第二代的ASIC晶元，並且開始將3D結構光和雙目立體視覺集成到一顆晶元中，其應用範圍也更加的廣泛。
據盧克透露：「奧比第二代的ASIC晶元MX6000是2016年下半年開始設計的，2017年9月設計完成，採用了低功耗的設計，基於台積電的40nm LP製造工藝，晶元封裝也進一步縮小到了6×6mm，整體的功耗大幅降低，已經滿足移動終端的使用條件。並且第二代的晶元還支持帶寬更高的MIPI/USB3.0介面，整體的性能相比上一代提升了4倍。」
▲MX6000晶元
由於ASIC晶元不僅涉及到晶元設計，還需要對晶元製造、封裝有豐富的經驗，還需要與代工廠保持良好的關係。據了解，除了和第三方服務平台合作，奧比中光也擁有了包括後端設計、晶圓封測等功能的完整團隊。目前晶元研發部門核心人員已經接近了30人。
4年時間連續研發3款晶元並推向量產，這對於一家並不是以賣晶元為生的廠商來說確實是壓力山大。那麼奧比中光為何不去選擇靈活度更高，可以通過軟體編程的形式進行快速升級迭代的FPGA晶元呢？
對此，盧克表示，一顆FPGA晶元大概20多美金，而ASIC雖然投片較貴，但是一旦上量，成本會遠低於FPGA，適合客戶的大規模量產需求。此外，FPGA在高性能運算上面臨瓶頸，同時體積無法做小，有的散熱還需要風扇。所以，對於我們來說ASIC更為適合。當然，在進行ASIC設計之前，我們通常還是會利用FPGA進行原型開發。
據了解，目前，全球近2000家客戶採購奧比中光3D感測器，包括國內外500家機器人公司，惠普、支付寶等超10家世界500強企業。而這些客戶所採購的絕大多數的奧比中光的產品當中都集成了奧比中光自研的ASIC晶元。
自主晶元加持，3D結構光效果已接近iPhone X
作為一款針對智能手機市場設計的3D結構光晶元，奧比中光的第三代ASIC晶元MX6300是去年9月開始研發的，今年1月正式量產。為了能夠集成到對於功耗、尺寸要求更高的手機等小型化移動設備當中，MX6300去掉了對於雙目3D的支持，僅支持3D結構光，並採用了台積電28nm HPC+工藝，Flip Chip封裝，晶元尺寸也進一步做到了4×4mm2以內，整體的工作功耗和待機功耗都做到了非常的低。
▲MX6300晶元
此外，MX6300還採用了新的加速引擎和新的演算法，同時還加入了對於多種鏡頭的適配，進一步提升了整體的性能表現。
目前OPPO Find X上的3D結構光模組Astra P當中，就集成了奧比中光最新的第三代晶元MX6300。
▲奧比中光Astra P技術指標
得益於MX6300的加持，奧比中光Astra P與iPhoneX相比，在功耗、解析度、幀速、3D立體視頻、3D渲染，以及20-50cm距離識別時，兩者不相上下。在50-70cm距離以及強光環境進行識別時，奧比中光的表現效果甚至要優於iPhone X。
從奧比中光此前公布的與蘋果iPhone X的對比結果來看，奧比中光的3D結構光已經達到了接近iPhone X的水平。
布局TOF 3D技術
雖然，目前奧比中光在3D結構光技術方面處於國內領先地位，並且3D結構光技術也已被不少手機大廠所接收，但是從目前市場動向來看，TOF技術也開始逐漸成為熱門方向。
事實上，早在2016年，谷歌推出的Tango手機就採用了TOF技術，但在手機小型化和3D圖像解析度方面均遇到困難近年來隨著技術的發展，TOF技術也開始重出江湖。
8月23日晚間，OPPO在上海正式發布了OPPO R17系列手機。其中R17 Pro就首次搭載了後置的TOF 3D視覺技術，其也成為了全球首個實現TOF 3D技術商用的機型。據了解，R17 Pro的TOF模組由舜宇光學供應，TOF技術或由pmd提供。
相對於TOF 3D模組來說，3D結構光模組更為複雜，成本也相對較高。而且前置的3D結構光的只能支持相對近距離的3D掃描，應用面也比較有限，只能進行解鎖、支付以及類似animoji的一類應用。而TOF 技術則可支持較遠距離的3D掃描，應用面也相對較廣，除了能夠支持3D結構光的應用之外，還可以進行測距、AR等多種應用。這也使得OPPO、vivo同時都有開始採用TOF技術。
對此，盧克表示，相對於TOF技術來說，目前的3D結構光技術更為成熟，並且結構光的優點在於一次成像就可以得到深度信息，能耗低，解析度高，也更適用於需要頻繁使用的面部識別解鎖、支付等場景。而TOF更適合後置的3D拍照、娛樂等場景。可以說兩種技術各有優勢，適用於不同的場景，相互之間並不一定是誰會取代誰，而是存在互補關係。目前奧比中光也在進行TOF技術的研發，會根據市場節奏和趨勢變化，適時推出相應的解決方案。並且，奧比中光在3D結構光演算法晶元研發上所積累的經驗也能夠很好的應用在TOF方案上。
盧克強調，奧比中光做的是3D sensing，而不僅僅是結構光。無論結構光，TOF或是雙目，都是3D Sensing的具體技術實現方式之一。奧比中光會因應市場和客戶的需求，持續推出最有競爭力的產品。
作者：芯智訊-浪客劍/季牧
註：由芯智訊主辦的「賦能AI·用芯感知——2018生物識別技術與應用高峰論壇」即將於9月5日在深圳召開，屆時奧比中光副總裁 陳摯博士也將出席本次活動，並介紹奧比中光的3D技術與應用。
