全新居家保全监看系统如何影响系统存储器技术采用
- 台北讯
-
人工智能(AI)和机器学习(ML)技术产品需求激增，在主流市场已经强力发酵。已有研究发现，在自动驾驶等应用中，要让机器学习人类与生俱来的技能和判断力，简直难若登天。尽管在部分领域，AI的炒作已经超越现实，仍有不少采用ML功能的真实产品开始吸引消费者的目光。例如采用智能视觉的保全和居家监看系统，就拥有巨大的潜力：分析公司Strategy Analytics预测，2019年至2023年间，居家保全摄影机市场的成长率将超过50%，市值将从80亿美元增至130亿美元。
由于影像和场景识别为最适合发展ML技术的功能之一，智能摄影机得以蓬勃发展。居家监看系统中的智能功能可用于侦测是否有年老或弱势族群跌倒受伤、监看婴儿睡眠时呼吸是否正常、识别住户(例如智能门铃)或宠物(例如智能宠物门)的脸孔，自动允许他们进入、侦测住家周遭的可疑或不明活动，并触发入侵警报。
这些搭载进阶影像信号处理器(ISP)的全新智能监看系统，其实就是具有特定功能的电脑。这一类的最新产品采用类似于电脑的架构，需要仰赖高速DRAM系统的低延迟、高回应作业来储存在ISP上执行的应用程序码。本文将探讨影响新兴居家监看系统类别中DRAM技术选择的因素，并说明DRAM的发展如何回应ISP型架构的特定需求。
功能完善的电脑摄影机系统存储器
用于居家监看的最新智能摄影机，使用神经网络来进行影像或场景识别。这些监看系统包含推论引擎：这是一种经过训练的软件演算法，可以透过检视和分析训练数据集中所含的数千或数百万个已标记影像，「学会」识别影像或场景类型。
执行推论引擎是一项运算量很大的工作负载，因此一些最新的居家监看系统会搭载高效能的整合式ISP和芯片组制造商(例如Ambarella)的AI推论引擎，这些ISP通常采用功能强大的ARM Cortex-A系列应用处理器核心。
另一种常见实作居家保全摄影机设计的方法称为「Light AI」，其使用Omnivision、Kneron和NXP Semiconductors等制造商所生产体积较小、功能较少的芯片组。虽然Omnivision和NXP已是全球知名的进阶传感器和处理器芯片供应商，但Kneron迅速崛起，成为AI技术的领导者，其KL520获EE Times评选为十大边缘AI应用芯片组之一
因此，这些以AI为出发点的居家监看系统其实算是电脑摄影机，与老式的闭路电视(CCTV)摄影机，或单纯记录场景含有时间戳记之视讯片段的保全摄影机，是完全不同的装置。新一代的居家保全摄影机采用电脑型态的架构，并配备充足的高速DRAM存储器来储存复杂的推论引擎和其他应用程序码，但居家监看系统不同于平板电脑、智能手机或其他通用型电脑，具有专用的影像和推论功能，可充分发挥元件和系统架构的效能。
这代表DRAM单纯是为了满足影像信号处理功能的需求，而非一般的运算任务。因此，居家保全摄影机制造商发现，与其使用智能手机或笔记本电脑中常见的高密度4GB、8GB DRAM，使用专用的低密度或中密度LPDRAM更具优势。
省电且长效
这个看法大幅影响了制造商对于DRAM类型以及DRAM供应商的选择。针对高端电脑和平板电脑，OEM需要尽量提高DRAM存储器容量和带宽最大化，并尽量降低成本，因此必须选择采用尖端制程的最新DRAM技术。
而居家保全和监看摄影机着重在：省电：例如智能视讯门铃的设计必须延长其抛弃式硷性电池的运作时间，将更换电池的频率降到最低。长效：居家监看系统市场的经济现况要求，一款成功的设计必须在市场上维持三年以上时间。因此，这些设计中的元件供应商必须保障长效使用寿命，避免OEM需要定期重新设计硬件。可靠性：居家监看系统必须妥善安装在固定的精确位置，才能拍摄到所需的场景，这代表维修和更换都需要技师到府处理，与将故障的笔记本电脑寄回中央维修实验室相比，成本要高出许多。因此，客户和OEM会非常重视个别元件及整体系统的可靠性。
以上考量也将决定影响OEM评估DRAM产品和供应商的关键因素。专用存储器制造商，与采用顶尖制程并专注于PC和服务器市场的大型DRAM制造商，两者的方法形成鲜明对比。
DRAM的专业供应商能为可采用传统DRAM技术运作的应用提供多元的产品，而非供应最先进的产品。例如，华邦供应的产品便包含DDR、DDR2和DDR3标准版本的SDRAM，还有用于功率敏感设计的低功耗LPDDR、LPDDR2、LPDDR3、LPDDR4和LPDDR4x移动存储器(Mobile DRAM)。
主流DRAM制造商的制程也针对存储器容量和晶粒成本进行了最佳化。选择不采用尖端技术的制造商可以自由改进传统制程，更全面地满足工业、汽车、医疗和消费市场客户的需求。华邦在台湾的移动存储器晶圆厂实施的制程设定为能使装置达到最低的功耗，进而帮助华邦的标准版DRAM产品提供比竞争对手的标准产品更好的用电表现。经营居家监看系统市场的OEM也需要仰赖其所选元件的高信赖性，其中专用存储器供应商的作业配置也是为了满足市场需求。华邦的LPDRAM可以提供高信赖性保证。
最后，虽然主流的高容量DRAM功能界面与PC和服务器所使用的x86微处理器架构兼容，但专用DRAM能进行调整，以更轻松与其他类型的处理器(尤其是ARM架构装置)整合。为了简化居家监看系统制造商的系统整合，华邦与ISP芯片组制造商合作，为可作为许多智能监控摄影机的参考设计板提供支持。
支持快速开发全新、更高端的监看系统
随着AI和机器学习技术的发展，为了支持ISP，对更大信号处理量和更高速存储器的需求将持续成长。专用DRAM的发展规划应包含引进新标准技术(例如LPDDR4/4x)，以提供更大的带宽。
华邦的DRAM和Flash存储器产品以完整的文件和通过考验、高品质的内部制造为后盾，让OEM厂商有信心在居家监看和保全监看系统中建构更具智能的新功能。(本文由华邦电子提供，林稼弘整理报导)
