作者：電子創新網張國斌

(資料圖片)

當流量和速度不再是瓶頸，視頻就將成為主流的信息消費模式。此刻乃至未來必將是一個“無處不屏幕，無處不視頻”的世界。新技術的演進由此激發……

人們對于高清、高幀率的視頻需求，必然有增無減。傳統的CPU、GPU已經無法勝任這一需求。于是，視頻處理單元（VPU）應運而生。VPU是什么？它基于一個多標準的視頻編解碼器（編碼器/解碼器），能夠通過時間復用同時處理多個數據流。

從技術角度看，VPU內置視頻編解碼加速專用功能模塊，是專門面向視頻場景優化設計的視頻加速器，具有高性能、低功耗、低延時等特性，能為視頻行業應用帶來高能效的加速計算。

VPU的市場應用場景非常多，戶外顯示、無人機、安防、移動端、汽車、工業、醫療、云游戲、云桌面、VR/AR、元宇宙等都是其應用場景，也因為場景廣泛，市場對專用視頻處理芯片的需求呈現爆發式增長。有研究分析，預計在未來幾年內，VPU市場規模或將達千億美金。

面對這個巨大的增量市場，各大互聯網企業、云計算與半導體巨頭都紛紛出手，爭奪市場，如谷歌在2021年發布了自研的Argos VCU，騰訊自研了視頻轉碼芯片“滄海”。此外，Meta、字節跳動、快手等互聯網大廠紛紛啟動了VPU布局，半導體領域的IP廠商安謀科技也推出了“玲瓏”系列VPU。不過，有家本土IP廠商因為長期專注于處理器IP領域，積累較深，在VPU領域已經進入了收獲期，它就是有“中國芯片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，本文簡稱“芯原“）。根據灼識咨詢的研究數據，在這個領域，芯原VPU IP市場占有率已經成為了全球第一！

“芯原的VPU已經被眾多大家耳熟能詳的全球知名互聯網企業及知名半導體公司所采用。”芯原股份執行副總裁、業務運營部總經理汪洋在接受電子創新網獨家專訪時指出。“基本上目前大家要選VPU的時候，首選的就是芯原的技術。我們VPU的性能在業界已經有口皆碑，獲得了大家的廣泛認可。”

|長期積累與沉淀造就視頻技術領域的全球第一

其實，芯原的VPU與中國25年前的流行VCD有很大的淵源，今天我們就展開說說。

25年前，中國曾經風靡過VCD，這個產業造就了一家叫步步高的整機企業(大名鼎鼎的OPPO和VIVO就源于步步高)，他們生產的步步高VCD糾錯能力特別強，我記得一個加拿大的同學回國特意在華強北買了五臺帶回去，另外，這個產業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字視頻壓縮技術的公司，我一個哥們買VCD的時候總問人家“里面是斯高柏（C-cube）解碼芯片嗎？”得到肯定的答復后才愿意下單。

風靡一時的步步高VCD

可惜，C-cube公司抓住了VCD的機遇卻沒有抓住后來的MP3、MP4機遇，公司在2001年被LSI收購，視頻壓縮技術的開拓者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輝煌下去！

2006年7月5日，芯原從LSI Logic公司成功購并ZSP數字信號處理器部門，根據資產收購協議，芯原已獲得ZSP可授權內核、開發工具、標準產品和軟件，以及其它相關聯的發明和專利。大部分ZSP部門的員工，包括工程師、軟件開發、銷售、客戶服務和支持代表加入芯原，研發人員中就有原來C-cube的團隊，這個團隊也由此進入了芯原。曾在LSI任職的汪洋就是那時加入了芯原。

芯原股份執行副總裁、業務運營部總經理汪洋

收購ZSP，是因為芯原看好嵌入式DSP的未來，這個判斷也是很準確的，后來獨立的DSP器件銷售下滑，而嵌入式DSP應用風生水起。目前，芯原的ZSP已經應用在很多場景。據汪洋介紹，芯原可編程ZSP數字信號處理器 (DSP) IP對算法進行了層層優化，可實現數據流的不斷加速。ZSP系列IP囊括多種PPA規格和系統要求，廣泛適用于音頻、語音、圖像、視覺、無線連接、電力線通信等場景。

“大約自2010年起，數字視頻處理就開始熱門起來，當時很多平臺型企業和獨立IC設計公司如聯發科等，都在自研視頻編解碼器。芯原專注于處理器IP技術，公司管理層非常看好VPU技術的前景，并認為這個需求會長期存在，且持續擴大。”汪洋回憶說，“我們當時就決定用原來C-cube的團隊來進行VPU技術的研發，同時分派具備豐富硬件邏輯電路設計經驗的工程師們加入VPU開發隊伍。這個團隊能力出眾，戰斗力和凝聚力都非常強。我們最早開發支持1080P的H.264的編解碼器。后來，新的視頻編解碼標準不斷推出，如VP9、H.265/HEVC、AV1、H.266/VVC等，感覺像游戲里打不完的怪，團隊的開發壓力也倍增！然而一次次的高目標達成，使得這支團隊的戰斗力也不斷提升。”

“隨著視頻編解碼標準不斷升級，也給我們帶來了一個好處，那就是跟隨的人逐漸少了。這就像長跑，如果你堅持，哪怕幾乎跑不動了也不放棄，熬過最艱辛的階段后，就會進入收獲期！”汪洋感慨地表示，“后來很多公司逐步放棄了自研視頻編解碼器，因為標準不斷推陳出新，而且要做到向后兼容，這讓很多大公司都吃不消！更重要的一點是，在對新格式進行支持時，如何在保證高性能編解碼的同時，盡可能控制好硬件的規模，也就是更好地復用已有的編解碼硬件以減少硬件單元和使用功耗，達到最優的PPA。由于芯原一直專注于視頻編解碼技術，我們在投身這個技術研發的最初，就從代碼架構上考慮到了未來持續擴展時的PPA問題。芯原VPU核心團隊一起工作了20年以上，深耕視頻領域，提供業內最全面的編解碼選項給客戶，具備快速實現客戶視頻相關定制化功能的能力，還有非常優秀的軟件支持團隊，可以幫客戶在SoC 系統中最大程度地使用好VPU的各項功能和性能。這些都是芯原VPU技術的獨特價值，獲得了市場的高度認可。”

| 持續創新升級技術，保持領跑節奏

始于與谷歌在視頻技術上的合作，芯原在VPU IP上持續投入研發至今，已經碩果累累。結合公司長期的技術和市場積累，芯原正在將VPU不斷推向一個個新的創新高度，以保持在這個領域的持續領跑節奏。

回顧過去，2010年谷歌為實現高質量視頻格式開源且免費而收購了On2。一年后On2/谷歌將其相關客戶協議轉讓給芯原。同年，芯原成為谷歌WebM視頻格式在亞洲首個硬件合作伙伴。隨后，芯原經過內部團隊的持續開發，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。

據汪洋介紹，芯原的VPU除了具有優秀的視頻處理能力，高度可擴展，且經過眾多客戶產品的市場驗證之外，還可以與自有的各類核心處理器IP原生協同，實現具有突破性的處理能力。

“為了讓芯原各個IP之間具有更好的協同處理能力，我們開發了FLEXA同步接口通信技術，用以高效地連接多個IP，從而形成面向低延時、低帶寬和低功耗應用的子系統解決方案；還開發了統一幀緩沖壓縮（Unified Frame Buffer Compression）技術，通過無損或有損壓縮來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，并實現高性能計算等。基于以上芯原自有的技術，我們形成一系列創新子系統方案，比如AI-ISP 、AI-GPU、視頻編碼器+ISP，視頻解碼器+矢量GPU 等，為各類應用帶去了具有顛覆性的創新處理性能。“

2021年3月，芯原宣布新優化的VC9000視頻編解碼器與VIP9400人工智能 (AI) 和神經網絡處理技術的結合，可以更高效地處理數據中心的視頻流，提供領先的AI視頻處理，包括高吞吐量和可伸縮性，以及實時AI視頻內容分析和基于場景的視頻編碼和AI像素增強。

近日，芯原還在德國2023嵌入式展覽會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采用多格式統一架構，支持多種視頻格式靈活配置及性能擴展，其VVC獨立解碼器，或和HEVC、H.264、AV1、VP9、AVS2等其他先進視頻格式組合的解碼器在12納米工藝節點下均可達到單核8K@30fps的性能；在更先進的工藝節點或多核模式下可進一步達到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等在內的多種傳統視頻格式。這是全球首發，目前還沒有其他公司的產品可以支持到如此多的視頻格式！

汪洋表示，目前，芯原的Hantro視頻轉碼加速解決方案已經獲得中國前5名互聯網企業中的3家，以及全球前20名云服務提供商中的12家的采用。感謝長期以來與廣大用戶的共同成長，芯原正持續地為Hantro視頻解決方案引入最新的技術，以使互聯網廠商和云服務提供商客戶從中獲益。未來芯原還將通過創新的Chiplet架構和先進的封裝技術，持續致力于為客戶提供更高性能、更靈活的視頻技術解決方案。

長期的積累與奮進，芯原終于攀上了VPU世界的頂峰，在VPU領域已經遙遙領先！期待處理器IP積累豐厚的芯原，能持續給大家帶來更多驚喜！

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