中国安防芯片设计发展 - 全文

 

　　随着近年来中国安防市场的迅速发展，安防芯片市场也随之得到了强劲发展。安防行业的需求逐渐明确，芯片厂家开始关注并主动去推广安防这个潜力巨大的市场。安防行业的发展吸引了越来越多的芯片厂商加入，成为继工业自动化、消费电子等领域之后一个新的利润聚焦点。然而，在中国这个全民缺失自主产权的核心芯片技术的时代，安防芯片的国产化和产业化同样成为中国安防企业抢占技术高地的掣肘。

　　目前国内生产资源非常丰富，同时工业化、标准化及第三方的介入给芯片设计业者提供了快速进入市场的可能，从而推动了芯片国产化和产业化的逐步升级。安防行业的蓬勃发展，让国产芯片厂商看到了希望，以海思、中星微、上海富瀚、杭州晶图为代表的一批致力于国产芯片研发生产的企业，将目光聚焦在安防芯片上，试图在安防行业一展拳脚，发挥最大的价值。

　　经过30多年的发展，中国安防行业已经成长为国民经济中一个市场初具规模、产品种类齐全、应用领域广泛、技术水平较高的新兴行业。尤其自2004年开展平安城市建设以来，随着科技强警战略的深度实施，以及人们生活水平提高后对民用安防市场的需求增大，再加上北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等大型项目的安保需求，都为中国安防行业的快速发展提供了契机。

　　根据本刊调查的数据显示，2009年中国安防市场的总体规模约1800亿元左右，2010年市场总规模达到2300亿元，与2009年相比增长了23%以上。其中，在2300亿元的总规模中，安防产品产值约为1050亿元，占比约46%。根据《中国安防行业“十二五”发展规划》显示，2015年行业总产值将达5000亿元。按照全行业20%的年复合增长率估算，其中视频监控系统产值将突破1000亿元，占安防电子系统的份额超过50%，成为其规模最大且最具增长潜力的细分领域。视频监控市场需求的不断增长，除了引起安防监控设备厂商的关注，同样也引起了视频监控核心器件--芯片的生产商的广泛关注。

　　随着近年来中国安防市场的迅速发展，安防芯片市场也随之得到了强劲发展。安防行业的需求逐渐明确，芯片厂家开始关注并主动去推广安防这个潜力巨大的市场。安防行业的发展吸引了越来越多的芯片厂商加入，成为继工业自动化、消费电子等领域之后一个新的利润聚焦点。

　　然而，在中国这个全民缺失自主产权的核心芯片技术的时代，安防芯片的国产化和产业化同样成为中国安防企业抢占技术高地的掣肘。

　　中国芯片产业的现状

　　多少年来，芯片一直制约着中国电子产业的发展，为了冲破这个瓶颈，多少代人不懈努力，力求摆脱“洋芯片”的制约。经过30多年的努力，国人总算看到了民族芯片业的曙光。有数据显示，在“中国制造网”登记的芯片公司多达1188家。中国芯片公司的成长速度也是惊人的，曾经在一天时间里，就有4家新的芯片公司登记成立。可以说，中国掀起了“芯片企业热潮”。有统计显示，专门设计芯片且职员人数在20至50人左右的“芯片设计”公司就有近1000家。

　　目前中国集成电路产业飞速发展，“十一五”期间，我国集成电路产量从261.1亿块提高到653亿块，年均增速20.1%。销售收入从702.1亿元提高到1440.2亿元，年均增速15.4%。其中，芯片制造业从232.9亿元增长到447.1亿元，年均增速14%。中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长王芹生女士指出，从设计业来看，共分为长三角、珠三角及京津地区三个产业基地，且各有所长。其中，长三角地区是生产链最为丰富、最齐全的地区，且近两年发展迅猛;珠三角地区则是应用和市场的前沿，也是中国产业与国际接轨的地区;而京津地区的优势是科研人才多、设计能力强。目前，浦东已成为中国大陆芯片产业的主力军，浦东芯片产业的跨越式发展，提高了中国芯片的制造水平，使国内相关产业初步具备与全球同业竞争的能力。

　　对于中国芯片产业的发展前景，在国务院去年年底公布的《加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中明确将芯片产业作为核心基础性产业。今年是执行国家“十二五”规划的开局之年，如何坚持以整机应用为牵引，以市场为导向，着力推进技术创新、掌握核心技术、开发优势产品、形成创新特色、调整产品结构，培育形成具有国际竞争力的企业，实现产业群体性跃升发展，已成为芯片产业未来发展的方向。

　　安防芯片洋品牌占主导地位

　　目前，位于安防产业链上游的安防芯片产业基本由国外企业所把控;产业链中游的硬件设备厂商已具有一定的研发技术实力，在部分领域也已占据了较高的市场份额;而产业链下游的系统集成产业仍处于起步发展阶段，市场相对比较分散。安防领域所用的芯片及关键器件基本是从国外进口，成为制约产业进一步发展的瓶颈。由于缺乏核心技术，许多企业赚取的仅是产品的加工或组装费，赚取利润仅为上游技术企业的1/5至1/10。

　　经过多年的发展，我国安防企业产品质量及技术含量有了较大提高，在国内外中、低端产品市场中占有明显的竞争优势。旺盛的市场需求，也为安防芯片提供了发展的有利条件，安防芯片极有可能成为IC设计企业关注的又一个新领域。TI、NXP、ADI、Techwell、Nextchip等一大批国际半导体企业将目光投向中国安防市场，量身打造一些符合中国安防市场使用的芯片，对推动中国安防市场的蓬勃发展起到了一定积极的作用。

　　1999年，恩智浦(前身为飞利浦)PNX1300芯片在中国安防市场推广并得到应用，成为第一颗专用于安防行业的芯片。2003年，TI推出通用数字媒体处理器TMS320DM642，揭开了其正式进军中国数字视频监控领域。随后，TI陆续推出了DM644x、DM3xx、DM646x和DM648等多款适用于视频压缩编解码的芯片。由此奠定了TI在安防视频监控领域的“霸主”地位。

　　中国“安防芯”腾空出世

　　从技术角度来看，安防应用系统已经明显地分为前端、管理平台、通信交换、存储管理等，也产生了很多同业务结合的行业应用化的管理平台。中国科学院自动化所研究员陈龙教授表示，目前工程商、设备厂商、集成商、工程商处于博弈阶段，未来谁能在行业中起主导作用还不明朗，但网络化、智能化、IT和安防的融合与应用将是未来安防行业发展的主要方向，这种融合不仅会扩宽行业的发展面，也将改变、完善产业链上的各种产品，促使行业实现更好的发展。随着国产芯片技术的不断提升，安防产业链上的纯国产化也将得以实现。

　　用户需要看得更清、存得更久、用得更方便，从过去孤岛一样的应用拓展到横向和纵向大联网，系统容量急剧上升，安防朝着数字化、网络化、智能化的趋势飞速发展，安防的技术、产品和系统形态发生了变革，谁具备了自主研发的能力和掌握了核心技术的优势，谁就能在变革中成为主导者。作为安防产业链中的核心环节--芯片技术，也成为中国芯片厂家竞相争夺的市场。

　　目前国内生产资源非常丰富，同时工业化、标准化及第三方的介入给芯片设计业者提供了快速进入市场的可能，从而推动了芯片国产化和产业化的逐步升级。安防行业的蓬勃发展，让国产芯片厂商看到了希望，以海思、中星微、上海富瀚、杭州晶图为代表的一批致力于国产芯片研发生产的企业，将目光聚焦在安防芯片上，试图在安防行业一展拳脚，发挥最大的价值。

　　其中，海思是主力的视频监控芯片供应商，提供视频监控SoC芯片解决方案，在国内DVR产品上占有7成左右的份额。并且，在***地区及韩国市场，已经成为主力视频监控芯片供应商。富翰主要推的是纯编解码芯片(CODEC)，在海康硬压卡已经有出货。杭州晶图也在做纯编解码芯片(CODEC)，主要供大华内部使用。中星微之前有推出过VGA分辨率的MPEG4视频压缩芯片，后来借SVAC标准颁布之机，奠定了其在芯片核心技术的领导地位。

　　深圳市海思半导体有限公司罗勇告诉记者，作为一家芯片设计公司，海思半导体考虑更多的是提供灵活易用的开发平台。基于国内蓬勃发展的监控形势，海思自2006年在全球推出首款针对安防应用的H.264 SoC芯片开始，至今已经发展到了第三代SoC芯片，已成为国内领先的视频监控解决方案供应商。2011年，海思针对DVR和IP摄像机分别推出了Hi3531、Hi3532和Hi3507、Hi3516、Hi3517五颗芯片。

　　中星微电子于去年6月发布VC0358系列安防监控行业专用多媒体图像处理芯片组，采用多核异构低功耗多媒体处理器架构技术，是广泛用于新一代IP视频监控摄像机的DSP芯片。中星微董事长邓中翰表示，中星微选择以数字多媒体芯片为突破口，大力开拓新兴领域，目前已开始大规模进军视频监控产品的数字多媒体芯片市场。另外，中星微成功参与制定了安防监控国家标准SVAC，很好的奠定了中星微在芯片核心技术的领导地位。

　　上海富瀚微电子发布的富瀚微电子FH8735/FH8736系列H.264视频编码芯片，分别针对多通道高清DVR板卡、嵌入式DVR、视频服务器和高清网络摄像机应用，提供产品解决方案。

　　SVAC标准的颁布提升中国“芯”地位

　　长久以来，中国安防产品缺乏“中国芯”，受制于国外芯片厂商的禁锢。作为行业内首个具有自主产权的音视频编解码技术标准，SVAC带来的影响是深远的。将一直趋于弱势地位的民族安防芯片产业引入新的生机，也为安防民族品牌的发展保持着良好的推动力。作为参与制定SAVC标准的单位之一，中星微发布的支持国家标准SVAC的数字多媒体芯片，除了采用其核心的多核异构低功耗多媒体处理器架构技术，在前端图像处理部分就采用场景高保真图像处理技术中的图像采集成像处理，使得在宽动态范围场景下能记录尽可能多的图像信息并获得清晰的图像还原视觉效果，准确反映真实世界的场景。

　　随着这些数字视频系统的日益成熟和不断发展，一系列相应的数字视频监控的音视频编码标准也在迅速制定并不断得到完善。从MPEG-1到MPEG-4，再到H.264，中国一直都没有自己的安防视频监控数字音视频编解码标准。SVAC标准的颁布，解决了监控视音频编码面临的实际问题，是符合我国安防监控应用需要、具有我国自主知识产权的视音频编解码标准。SVAC标准研制工作有利于在安防领域实现向国际标准的突破。

　　SVAC标准是安防数字化、高清化、智能化的基础技术。SVAC标准的核心就在于其不仅针对监控实际需求，解决监控音视频编码面临的实际问题;而且还能忠实于场景的音视频编码。在保证音视频质量的前提下，SVAC标准可以提供较高的编码效率;在同等性能的前提下，具体算法优先采用具有国内自主知识产权的方案，并且具有灵活可扩展的架构。

　　公安部一所副所长陈朝武表示，SVAC作为视频监控系统的基础标准，将为城市社会治安综合防控体系的建设提供强有力的技术支撑，一方面可以解决目前视频监控系统中音视频编解码标准不统一导致的系统难以互联互通的问题;另一方面能够针对安防特殊应用提出相适应的应对方案，解决目前视频监控领域只能采用广电标准而无法满足安防特殊需求的问题。

　　面对高清需求中国“安防芯”应时而动

　　数字视频监控市场的快速发展，给芯片供应商带来了新的发展机会。在数字信号处理、模拟供电、监控平台等方面，各大芯片供应商加紧研发，不断推出新品，以抢占市场先机。有数据显示，几年前清晰度在720p以上的数字网络高清摄像机的成本要七八千元每台，随着海思、TI、ADI等公司压缩技术的成熟，芯片成本的不断降低，现在数字高清网络摄像机的成本开始大幅走低。从清晰度方面看，1080p业已开始进入实用阶段。

　　德州仪器中国DSP业务发展经理郑小龙告诉记者，今年，TI所推出网络摄像机的全新单片架构支持视频压缩能力为1080P@60相当于达到了四百万高清的能力，而且主处理器为Cortex A8主频可达1GHz，前端增强型ISP，可直接一次采集高清视频。内部还集成有业界流行的C674x通用DSP核心，可进行各种高级智能视频分析，使之在网络摄像机的应用中提高到一个新的层次。另外，TI推出的百万像素摄像机核心平台TMS320DM365在市场上广为流行。该SoC集成有性能可靠却功能强大的ISP，能够支持多种包括Aptina、OVT和Sony的百万像素CMOS视频传感器。

　　面对蓬勃发展的高清监控市场，芯片厂家应时而动。海思半导体监控产品线市场总监刘星告诉记者，从海思来看，要实现高清视频监控，必须是从前端视频采集到后台回放、存储、管理等实现全高清。海思在IP Camera投入较晚，2011年开始发力，今年发布Hi35107、Hi3516、Hi3517三颗高清IP Camera芯片，配合Hi3531、Hi3532高清DVR/NVR方案，将实现提供全高清系统方案。

　　据了解，Hi3531/Hi3532HD DVR单芯片的编码能力提升至4路1080p@30fps H.264。Hi3531提供专属的智能加速引擎和专属的网络加速引擎来释放CPU对于高清计算的压力，结合最新的ARM Cotex A9双核CPU，更绚丽的用户界面和丰富的智能应用将变成可能。对于IP Camera系列，推出的Hi3507(最高能力720P@30fps)可以对接CCD头端和带ISP的CMOS Image Sensor，其成熟稳定的方案 将 加 快 产 品 的 上 市 时 间;H i 3 5 1 6(最高能力1080p@50fps)是专为IP Camera设计的1080p@30帧5码流SoC芯片。从技术上来看，智能视频分析分为信息采集 / 分离 和 数 据 处 理 两 个 过 程，未 来 海思考虑会把智能监控算法信息采集/分离 部 分 在 芯片上 完 成 ，降 低 智 能 监 控 技术开发门槛。

　　结束语

　　安防行业新技术、新产品、新服务的不断推出，其应用和普及速度加快，衍生出大量新需求，极大地拓展了安防芯片产业的发展空间。