4年3款自研芯片！独家揭秘奥比中光幕后的芯片研发团队
今年6月19日，OPPO在法国巴黎卢浮宫正式发布了首款采用3D结构光技术的安卓旗舰机——Find X。作为一款定价高达4999元起的高端旗舰机，OPPO Find X在京东上首销就取得了47秒销量破万台，15分钟销售额破亿元的好成绩。7月24日，丘钛科技发布的公告更是显示，丘钛科技拿到了OPPO的超100万颗3D结构光模组订单。而作为OPPO Find X的3D结构光模组的独家技术供应商，奥比中光这家国内3D技术领域的独角兽也成功引起了业内更为广泛的关注。
资料显示，奥比中光成立于2013年，是一家集研发、生产、销售为一体的3D传感技术高科技企业。2014年，荣获深圳孔雀计划第一名。2015年其3D深度摄像头Astra、Astra mini就已完成量产。2016年曾获得全球第二大芯片方案商联发科的战略投资。今年5月，奥比中光完成了超过2亿美金的D轮融资，本轮融资由蚂蚁金服领投，赛富投资、松禾资本、天狼星资本以及仁智资本等数家老股东跟投。目前，奥比中光已成为国内人工智能领域的独角兽。在3D传感器领域，具有结构光、双目等技术方案。
另外，值得注意的是，奥比中光并不仅仅是一家3D算法/模组厂商，同时其也可以算作是一家芯片厂商，因为其一直都有在做自己的芯片，从最初的通过FPGA来实现，到后来设计专用的ASIC芯片，到现在，其ASIC芯片已经演进到了第三代。近日，芯智讯走访了奥比中光，首度采访到了一直处于幕后的奥比中光芯片设计团队，揭开了奥比中光的“芯”路历程。
▲芯片研发负责人卢克
坚持自主研发，四年三款芯片
由于3D传感产业是一个很新的行业，奥比中光在2013年开始在消费级3D传感领域探索的时候，整个生态系统都是空白的。既没有相关的算法、芯片，也缺乏重要的光学部件等。而成熟的3D传感技术，则需要包括光学系统设计、视觉测量算法设计、芯片设计、嵌入式开发、驱动开发、SDK开发，三维重建计算机视觉、机器学习算法研究以及云端应用算法研发等多个技术环节。
对外界来说，对奥比中光的印象大多停留在3D技术方案和3D传感摄像头模组的提供商。事实上，奥比中光在3D传感技术这块已经拥有了一整套完整的自主知识产权，其中就包括了自主设计的3D传感算法芯片。
据了解，早在2014年初，奥比中光就开始在上海成立了芯片研发部门，当时虽然只有几个人，但都是来自于IBM、AMD、Marvell、朗讯等全球知名芯片公司，并且平均拥有着9年以上的半导体行业从业经验。其中芯片研发负责人卢克此前还在中科院龙芯项目中担任主要项目成员。
“从奥比中光成立之初，就坚定了走自主研发的道路，而自主芯片也正是其中非常关键一环。所以从2014年初，我们就成立了芯片研发部门，2014年下半年开始，我们开始自行研发ASIC芯片。当时公司整体资金仅1000万美金，就拿出了几百万美金来投入到了风险巨大的芯片研发当中，足见对于芯片研发的重视。所幸的是，2015年7月，我们的第一颗ASIC芯片MX400就成功量产了。这也是当时国内首颗3D深度相机计算芯片，主要用于3D摄像头色彩数据和深度数据处理。”卢克告诉芯智讯。
据介绍，奥比中光的第一代芯片MX400，采用的是55nm工艺，是由中芯国际代工的。这款芯片量产成功之后，就植入了奥比中光第一代消费级3D传感摄像头Astra上。随后，搭载了这颗芯片的3D传感摄像头Astra还被先后成功应用到了电视机顶盒，惠普家用扫描仪，优必选的机器人当中。
2017年，奥比中光又推出了第二代的ASIC芯片，并且开始将3D结构光和双目立体视觉集成到一颗芯片中，其应用范围也更加的广泛。
据卢克透露：“奥比第二代的ASIC芯片MX6000是2016年下半年开始设计的，2017年9月设计完成，采用了低功耗的设计，基于台积电的40nm LP制造工艺，芯片封装也进一步缩小到了6×6mm，整体的功耗大幅降低，已经满足移动终端的使用条件。并且第二代的芯片还支持带宽更高的MIPI/USB3.0接口，整体的性能相比上一代提升了4倍。”
▲MX6000芯片
由于ASIC芯片不仅涉及到芯片设计，还需要对芯片制造、封装有丰富的经验，还需要与代工厂保持良好的关系。据了解，除了和第三方服务平台合作，奥比中光也拥有了包括后端设计、晶圆封测等功能的完整团队。目前芯片研发部门核心人员已经接近了30人。
4年时间连续研发3款芯片并推向量产，这对于一家并不是以卖芯片为生的厂商来说确实是压力山大。那么奥比中光为何不去选择灵活度更高，可以通过软件编程的形式进行快速升级迭代的FPGA芯片呢？
对此，卢克表示，一颗FPGA芯片大概20多美金，而ASIC虽然投片较贵，但是一旦上量，成本会远低于FPGA，适合客户的大规模量产需求。此外，FPGA在高性能运算上面临瓶颈，同时体积无法做小，有的散热还需要风扇。所以，对于我们来说ASIC更为适合。当然，在进行ASIC设计之前，我们通常还是会利用FPGA进行原型开发。
据了解，目前，全球近2000家客户采购奥比中光3D传感器，包括国内外500家机器人公司，惠普、支付宝等超10家世界500强企业。而这些客户所采购的绝大多数的奥比中光的产品当中都集成了奥比中光自研的ASIC芯片。
自主芯片加持，3D结构光效果已接近iPhone X
作为一款针对智能手机市场设计的3D结构光芯片，奥比中光的第三代ASIC芯片MX6300是去年9月开始研发的，今年1月正式量产。为了能够集成到对于功耗、尺寸要求更高的手机等小型化移动设备当中，MX6300去掉了对于双目3D的支持，仅支持3D结构光，并采用了台积电28nm HPC+工艺，Flip Chip封装，芯片尺寸也进一步做到了4×4mm²以内，整体的工作功耗和待机功耗都做到了非常的低。
▲MX6300芯片实拍
此外，MX6300还采用了新的加速引擎和新的算法，同时还加入了对于多种镜头的适配，进一步提升了整体的性能表现。
目前OPPO Find X上的3D结构光模组Astra P当中，就集成了奥比中光最新的第三代芯片MX6300。
▲奥比中光Astra P技术指标
得益于MX6300的加持，奥比中光Astra P与iPhoneX相比，在功耗、分辨率、帧速、3D立体视频、3D渲染，以及20-50cm距离识别时，两者不相上下。在50-70cm距离以及强光环境进行识别时，奥比中光的表现效果甚至要优于iPhone X。
从奥比中光此前公布的与苹果iPhone X的对比结果来看，奥比中光的3D结构光已经达到了接近iPhone X的水平。
布局TOF 3D技术
虽然，目前奥比中光在3D结构光技术方面处于国内领先地位，并且3D结构光技术也已被不少手机大厂所接收，但是从目前市场动向来看，TOF技术也开始逐渐成为热门方向。
事实上，早在2016年，谷歌推出的Tango手机就采用了TOF技术，但在手机小型化和3D图像分辨率方面均遇到困难近年来随着技术的发展，TOF技术也开始重出江湖。
8月23日晚间，OPPO在上海正式发布了OPPO R17系列手机。其中R17 Pro就首次搭载了后置的TOF 3D视觉技术，其也成为了全球首个实现TOF 3D技术商用的机型。据了解，R17 Pro的TOF模组由舜宇光学供应，TOF技术或由pmd提供。
相对于TOF 3D模组来说，3D结构光模组更为复杂，成本也相对较高。而且前置的3D结构光的只能支持相对近距离的3D扫描，应用面也比较有限，只能进行解锁、支付以及类似animoji的一类应用。而TOF 技术则可支持较远距离的3D扫描，应用面也相对较广，除了能够支持3D结构光的应用之外，还可以进行测距、AR等多种应用。这也使得OPPO、vivo同时都有开始采用TOF技术。
对此，卢克表示，相对于TOF技术来说，目前的3D结构光技术更为成熟，并且结构光的优点在于一次成像就可以得到深度信息，能耗低，分辨率高，也更适用于需要频繁使用的面部识别解锁、支付等场景。而TOF更适合后置的3D拍照、娱乐等场景。可以说两种技术各有优势，适用于不同的场景，相互之间并不一定是谁会取代谁，而是存在互补关系。目前奥比中光也在进行TOF技术的研发，会根据市场节奏和趋势变化，适时推出相应的解决方案。并且，奥比中光在3D结构光算法芯片研发上所积累的经验也能够很好的应用在TOF方案上。
卢克强调，奥比中光做的是3D sensing，而不仅仅是结构光。无论结构光，TOF或是双目，都是3D Sensing的具体技术实现方式之一。奥比中光会因应市场和客户的需求，持续推出最有竞争力的产品。
作者：芯智讯-浪客剑/季牧
注：由芯智讯主办的“赋能AI·用芯感知——2018生物识别技术与应用高峰论坛”即将于9月5日在深圳召开，届时奥比中光副总裁 陈挚博士也将出席本次活动，并介绍奥比中光的3D技术与应用。
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