news 2026/10/22 8:59:53

从低功耗视频到端侧AI:芯片技术基因的延续

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张小明

前端开发工程师

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从低功耗视频到端侧AI:芯片技术基因的延续

低功耗视频芯片这个赛道,放在五年前看,很多人会觉得是一桩“苦生意”:利润薄、周期长、技术门槛还高。但这两年端侧AI爆发,我才回过味来——当年那些愿意啃视频编码、功耗控制硬骨头的厂商,反而成了最有机会吃到智能AI红利的一批人。我今天想聊的这家公司,就是沿着这条路径一步步走过来的。从低功耗视频到端侧智能AI,不仅是产品线的延展,背后其实是一套技术基因的延续:视频芯片积累的数据流架构、硬件加速单元、系统级功耗调优能力,和AI推理所需要的算力调度、内存管理、能效优化,本质上是一回事。这篇文章我不打算讲空泛的“企业精神”,而是从技术演进的角度拆一拆:低功耗视频为什么是AI时代的隐形门票、视频技术和AI技术的重合点在哪、端侧AI真正拼的是什么,以及开发者跟这条路线打交道时应该注意什么。

1. 低功耗视频:一条“旧赛道”里的真护城河

1.1 为什么视频芯片是门槛极高的硬件品类

很多人觉得视频芯片不就是编解码嘛,H.264、H.265,协议是公开的,有什么难的?真做过SoC的人才会知道,视频芯片是嵌入式处理器里最难啃的品类之一。编码器不是靠CPU堆指令就能搞定的,运动估计、变换量化、熵编码这些模块,每一块都需要专门的硬件流水线,而且要和内存带宽、DDR频率、时钟域设计精确配合。一个能稳定跑1080P实时编码的硬件编码器IP,从设计到验证再到流片,没有几轮迭代根本拿不出手。

我接触过一些做通用MCU的厂商转去做视频芯片,最常踩的坑就是低估了编码器的“联动效应”——你不只是加一个模块,而是要重塑整个SoC的数据流。视频数据是持续流的,每一帧的画面数据要在几毫秒内完成采集、处理、编码、输出,任何一处的DDR仲裁不公平,或者缓存命中率上不去,表现出来就是帧率抖动、花屏、编码延时突增。这些问题在实验室里未必能发现,到了客户现场才暴露,那就被动了。

1.2 低功耗的代价:省电是要拿系统级方案换的

再说“低功耗”这三个字,它绝对不是数据手册上“待机功耗0.5mW”那一行数字那么简单。电池供电的摄像头、门铃、智能猫眼,要求的是整机系统功耗——芯片只是其中一部分,DDR的刷新功耗、电源转换效率、传感器耗流、Wi-Fi 射频待机,全都算在一起。

要在这种约束下做产品,芯片厂商起码要做对三件事:第一,支持多种低功耗模式,不仅是芯片本身,还要能把DDR切到自刷新、把外设时钟逐个关掉、能在微秒级时间内唤醒;第二,视频编码和ISP必须做到“按帧供电”——没有画面变化时整条链路休眠,有事件时才全速启动;第三,软件调度上要做到任务编排最优,比如音频检测和PIR侦测可以常开,但视频编码管线只在触发后才上电,这种策略组合下来,才能让两节18650电池撑到半年以上。

我记得有过一个实测项目,电池摄像头的待机功耗优化到最后,整机平均电流从2mA压到了0.8mA,差值几乎全来自时钟和DDR电源域的管理。这种精细活,没有长时间的底层积累确实做不来。而这套能力,恰恰是后面做端侧AI最值钱的底子。

2. 从“看得清”到“看得懂”:视频技术如何长出AI能力

2.1 视频芯片和AI芯片的“基因重合”

现在很多做AI芯片的公司,一上来就堆算力,做几十TOPS的大芯片,但做端侧智能设备的厂商,光有算力是不够的——你得先解决“画面进来”这件事。视频芯片厂商正好相反,它们手里已经握着ISP、缩放器、边缘检测、去噪、宽动态这些图像处理硬件单元,这些东西在AI推理里是什么角色?是前处理加速器。

拿一个智能门铃的场景举例:门口有人走过,传感器先把模拟信号转成数字图像,ISP要完成白平衡、降噪、宽动态压缩,然后才轮到AI模型判断“这人是住户还是陌生访客”。如果没有硬件ISP,让CPU在通用处理器上做这些预处理,功耗和延时都会失控。很多做AI芯片的公司忽略了这个环节,结果产品做出来,AI推理是快,但前处理卡壳,整条链路还是快不起来。

更本质的重合在于数据流架构。视频芯片要处理的是持续的、高带宽的二维数据流;AI推理的核心操作——卷积,本质上也高带宽的二维数据流计算。视频芯片厂商在内存带宽管理、DMA调度、DDR多通路访问仲裁这些方面积累的工程经验,到了AI芯片设计上几乎可以直接迁移。这也是为什么君正从视频芯片跨到AI芯片,看起来是“跨界”,实际上内部团队手里的人、技术和经验都能复用。

2.2 端侧AI带来的产品逻辑革命

把AI放进端侧设备,改变的不仅是硬件架构,更是一整套产品逻辑。过去智能摄像头普遍是“端侧采集+云端分析”模式,画面要传上云,做好坏判断再传回结果,一来一回延迟高、带宽成本大,还有隐私问题——家门口的画面传到云端,很多用户心里确实不踏实。

端侧AI改变了这个流程:视频在本地就被理解、被判断,只有真正的事件和告警才需要推送。一个典型的应用是快递包裹识别——门口出现包裹,端侧模型自动识别并推送到手机,全程图像数据都不出设备。这件事在云端方案下要花几块钱的流量费加几百毫秒的延迟,在端侧就是几十毫秒和零流量成本的事。

从我接触到的产品需求来看,客户现在问的第一问题不再是“芯片能跑多少TOPS”,而是“能不能在1W功耗内实现人脸识别加活体检测”。这个倒逼了芯片设计思路的转变:AI模块不再是独立的“算力猛兽”,而是要和视频管线、电源管理、传感器控制融合成一个系统级方案。这正是视频芯片公司天然擅长的玩法。

3. 端侧AI的技术突围:NPU之外还拼什么

3.1 算力不等于能效比,MAC利用率才是关键

很多人看AI芯片,第一眼只看算力数字——8TOPS、12TOPS、20TOPS,数字越大越好。但在端侧设备里,这个指标含金量远不如能效比和实际利用率。同样标称1TOPS的两颗芯片,一个满载功耗1.2W,另一个只要0.4W,对电池设备来说就是两个级别的产品。

更深一层的问题在MAC利用率。卷积运算里的矩阵乘加单元如果安排不满,算力再高也是空转。我见过一款芯片,标称4TOPS,但跑一个轻量级检测模型时,实际利用率只有35%——原因是内存带宽不够,权重和特征图都要反复去DDR里读,MAC阵列在那儿干等数据。视频芯片厂商做AI加速器有个天然优势:它们太了解如何给计算单元“喂数据”了。地址生成、数据预取、片上SRAM的分块管理,这些在视频编码器中磨练过的技术,用在卷积加速器上一样奏效,能把利用率做到70%甚至更高。

3.2 量化与工具链:决定一个AI芯片能不能用起来

芯片流片回来只是第一步,工具链才决定生死。端侧AI用的几乎都是量化模型——FP32转INT8、INT8再压INT4,精度掉一点,换来体积和功耗的大幅下降。但这背后依赖编译器能把模型里的每个算子都映射到对应的硬件指令上,遇到不支持的算子,还得知道怎么拆分、怎么用CPU兜底。

决策树往往是这样的:一个模型丢进来,工具链支持的算子越全,量化后精度损失越小,开发者的日子越好过。有些芯片厂商只给一个DNN编译器,不支持自定义算子,结果客户算法团队设计出来的模型结构稍微新颖一点,就往CPU上回退,推理时间直接翻倍。这种芯片,即便跑分再好看,客户也用不起来。

君正在工具链上的做法比较务实。它不仅有模型转换、量化和编译工具,还会针对常见模型(比如YOLO系列的轻量版本、人脸检测识别模型)做算子级优化。开发者拿到的体验就是:预训练模型转进来,几步操作能跑了,而且精度和运行速度比直接塞给通用编译器好不少。这种“提前帮你踩过坑”的工具链,才是算法团队真正需要的。

3.3 产品化落地:AI能力必须真的能“用起来”

芯片算力再强,最终考验的还是产品落地时的一系列细节:模型启动要多长时间、连续运行会不会过热降频、AI任务和视频编码同时跑会不会抢带宽、低功耗待机时怎么用AI事件唤醒。

这些能力没有捷径,全靠一轮一轮的软硬件联调。举个例子:低功耗AI摄像头要实现“休眠状态人脸识别唤醒”,常规做法是音频或PIR先唤醒系统,然后ISP出帧,接着AI推理,全流程必须控制在一秒内,还要保证电池续航。这里每一步都可能成为木桶短板:系统唤醒太慢、ISP出帧不稳、AI模型首次加载时间过长,任何一个环节拖后腿,体验就完蛋。能够把这些流程理顺的芯片平台,才是客户敢量产的选择。

我实际测过搭载这类方案的设备,从传感器触发到手机收到告警推送,端侧处理时间基本可以控制在800毫秒以内,整个待机功耗依旧维持在百微安级别。这种“能落地”的AI性能,比纸面上虚高的TOPS有用得多。

4. 真正的突破点:把“拼搏”翻译成可验证的行业价值

4.1 贴近场景的产品节奏

我不太喜欢把企业叙事讲成“奋斗史”,因为对工程师来说,真正有价值的东西是产品节奏和技术取舍。这家公司比较突出的一个特点是:它没有一上来就做那种一把梭的旗舰大芯片,而是围绕细分场景逐步推进。

比如在泛视觉IoT设备这条线,它的策略是先用低功耗方案卡住电池摄像头、智能门铃这类细分市场的核心位置,再把AI能力“润物细无声”地加进去。这种节奏的好处是,客户选择它的时候不用赌一个全新平台,它先用普适的视频方案建立了信任,然后再引导客户升级到端侧AI方案,过渡自然,项目风险也可控。

这种产品节奏的价值在于:芯片公司和算法公司、方案商之间,不只是买卖关系,更是长期协作关系。客户用你的SDK做了一版产品,下一版要加AI功能,如果发现芯片平台能继续沿用、工具链能无缝升级,迁移成本低,那这个客户就真正的留住了。

4.2 生态的价值:让小客户也能用得起AI

端侧AI行业有个尴尬的现象:头部大客户可以养算法团队,自己训练模型、自己做量化裁剪、自己写推理框架;但大量中小方案商和硬件厂商,既缺算法工程师,也没有足够的研发预算,它们需要的是一套“芯片+模型+工具链”的打包方案,开箱即用。

从我的观察看,君正在这块的打法比较接地气。它提供了大量现成的模型库和参考方案——人脸检测、人形侦测、宠物识别、哭声检测、跌倒识别,这些都是智能家居和安防场景里反复被客户问到的需求。方案商拿过去,替换传感器、调一调参数、适配一下外壳,就能快速出产品。这种“让AI变成标准零件”的思路,才是端侧AI普及的真正推力。

4.3 冷思考:别被算力数字带偏了节奏

最后想给同行一个冷思考。这两年端侧AI芯片的算力指标一路走高,几十TOPS的芯片都冒出来了,但真正的市场缺口并不是“更猛的算力”,而是“更低的功耗、更稳的落地、更顺的工具链”。一台电池摄像头不需要跑大语言模型,它需要的是在0.5W的功耗预算内,把人体侦测、人脸识别、语音交互这些任务安排得明明白白。

打个比方,端侧AI芯片市场更像卡车运输业,大算力芯片是那种半挂车——载重能力强,但油耗高、停车难;而像君正这类从低功耗视频切入的芯片平台,更像是轻卡或面包车——载重不小,但灵活、省油、门当户对。大量的智能家居、IOT设备需要的是后者。

5. 写给开发者:选型这些低功耗AI视频方案前,先想清楚三件事

5.1 先算功耗预算,再谈AI效果

我遇到很多开发者,选型阶段把注意力全放在AI识别准确率上,方案做完才发现电池撑不住三天。正确的顺序一定是从功耗预算倒推性能要求。

建议你拿一个表格出来,列出目标设备的电池容量、目标续航天数、单日触发次数,算出每次事件可用的平均功耗。然后再看AI推理一次耗电多少、待机链路维持耗电多少,两者能不能放进预算里。以两节18650电池(约10000mAh)的摄像头为例,如果想续航半年,平均电流要控制在2.3mA以内,其中待机电流占大头,AI推理只在事件触发时短暂启动,这部分反而压力不大。这个账,选型的时候就应该用笔算清楚,而不是等样机做出来再测。

5.2 模型不是越大越准,先量化试试

一个我反复强调的经验:端侧AI模型的精度焦虑,大部分是多余的。很多算法团队习惯直接拿一个大模型在云端把精度刷到99%,然后塞进端侧芯片,结果推理时间爆表,功耗失控,最后又回来做模型压缩,一来一回项目周期白白浪费两三个月。

正确的做法是,直接从任务需求倒推模型规模。检测一个“门前有没有人”,用轻量级模型可能就够;识别“是我的家人还是陌生人”,也只需要中等规模的人脸模型。端侧AI的哲学不是“用什么模型都能跑”,而是“够用就好”加“量化到位”。量化后精度掉零点几个百分点,完全可以通过数据增强或微调补回来,但推理速度和功耗的收益,会直接决定产品能不能量产。

5.3 拿到开发板之后,先做全链路实测

最后一个提醒:别相信DEMO。开发板能跑的Demo,缩放成真实产品功能时往往会有各种状况。

我的建议是,拿到开发板后,第一件事不是跑AI Demo,而是做一次“全链路压力测试”:同时打开视频编码、AI推理、Wi-Fi传输三个任务的场景,监控整板电流、芯片温度、DDR带宽占用。看看芯片在满负载下会不会触发降频,看看视频编码和NPU抢带宽时AI推理掉不掉帧。这些才是量产要考虑的问题,也能帮你真正看出这颗芯片平台的功力深浅。

如果实测下来这些瓶颈都控制得住,那这个平台大概率扛得住你的量产产品。控制不住,就老老实实回退方案或者调整产品定义,不要等到开模之后再返工。

从低功耗视频一路卷到端侧AI,这家公司走的路线,本质上是用视频时代的硬功底,去接AI时代的新需求。我在实际接触这类方案时,最大的感受是:芯片行业的竞争从来不是单一维度的算力比拼,而是系统能力的长跑。视频管线、功耗管理、工具链、模型库,每一环都要稳,最终的产品才靠谱。对开发者来说,选择这样的平台,收获的不只是一个芯片,而是一套已经被验证过的、能快速落地的端到端能力。

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