安防监控芯片应用种类与技术革新

　　随着安防行业的高速发展，特别是高清和智能化需求的井喷，整个行业已经全面进入数字化时代，而作为数字化安防产品的核心，安防芯片已经成为一个巨大的产业，同时安防芯片的发展也反过来决定了安防产业未来的发展脉络和发展方向。据了解，某芯片企业用于入门级市场DVR的芯片在2012年上半年几乎实现了同比翻番的增长，这也从一个方面反馈了安防芯片市场的火爆。而根据市场信息，2011年全年的安防数字压缩芯片市场容量已经接近2000万片，按照当前的趋势，2012年，这个数字很有可能突破3000万片，接近4000万片的水平。

　　巨大的市场容量催生了产品的细分。随着安防芯片市场的增长，安防芯片的细分也是势在必行。与几年前安防行业刚刚开始数字化时单一的DSP芯片相比，现在的安防芯片已经根据应用场合的不同，细分成不同的种类，主要有以下几个方面：

　　（1）DVR/NVR芯片，比如海思半导体的Hi3515，Hi3520应用于嵌入式DVR产品和嵌入式NVR产品，主要侧重于多通道编解码、多业务管理和高码率存储的需求，目前这类芯片是市场规模最大的一类芯片，占据了主压缩芯片数量的60%左右；

　　（2）IPC芯片，应用于网络摄像机产品，这是最近两年IPC市场逐步成熟的产物，这些芯片侧重于高清压缩、智能化和ISP处理，目前这类芯片市场容量还不如DVR/NVR芯片，但是可以预见的是，一段时间以后，这类芯片将占据绝大部分的安防市场份额。

　　（3）辅助芯片，主要用于智能化和ISP业务，以DSP和FPGA为主，在模拟摄像机里，这类用于ISP的DSP或者FPGA芯片大量被应用。而由于智能分析产品目前市场容量还处于初级阶段，用于智能分析产品的DSP用量较少。随着IPC芯片的集成度越来越高，这些辅助芯片的功能最终可能会合并到IPC芯片上。

　　市场容量的扩大同时也刺激了技术的进步和革新，安防芯片的技术发展和革新又以主压缩芯片的进步为代表。这些技术的进步拉动了安防产品的发展，决定了安防产品的前进方向，同时也给安防产业带来了架构的重组，市场竞争格局也发生了重大的变化。

　　这些技术革新中最具有代表的是安防专用ASIC芯片的诞生。7-8年前，安防数字产品刚刚开始普及的时候，采用的芯片大部分为通用的DSP，并不是为安防行业专门设计的，使用的时候有较高的技术门槛，成本也相对较高。而2005年左右以海思的Hi3510为代表的视频ASIC芯片的诞生给安防行业注入了新的活力，虽然这颗芯片不是专门为安防行业设计，但是却给安防行业带来了突破。随后的安防产品就基本上踏入了ASIC时代，包括海思后期陆续发布的Hi3512、Hi3511、Hi3515，TI的DM365、DM368等都已经是完全为安防设计的ASIC芯片了。安防ASIC芯片的全面普及有两个重要意义，首先是ASIC芯片让安防数字产品的研发、生产门槛降低，使得大量企业进入，推动了产业链的成熟和发展；其次是大大降低了安防数字产品的成本，性价比更高的产品使得安防市场的规模进一步扩大。

　　更强大的编解码能力也是安防芯片革新的一个重要领域。安防芯片从最开始的单芯片编2CIF到现在单芯片编解码32D1，其编解码能力提升了64倍之多，这是令人震惊的技术进步，也为安防高清时代的到来奠定了良好的基础，目前用于高清摄像机的压缩芯片，已经可以在H.264的编码格式下做到1080P@60fps，为高清在安防的全面应用铺平了道路。编码能力的提升带来的另一个好处是单芯片所支持的编解码通道数越来越高，最直接的意义就是DVR的分辨率基本已经全面进入D1/4CIF时代，而单芯片的32路DVR产品也已经面试，而NVR则可以支持接入更多的IPC，能够显示和回放更多的路数。

　　编码格式的进步也是安防芯片的技术革新之一，在安防芯片快速发展的最近几年，编码方式经历了从H.263到MPEG4，再发展到H.264的过程，虽然每一种编码格式在它生命的初期都会比较曲折，尤其是对于后端的解码能力是一个巨大的挑战，但是其革新的脚步却从未停息，目前，基本上90%以上的安防数字产品已经采用H.264算法，而新一代的H.265算法已经进入芯片企业的研究范围，预计2-3年左右，H.265编码格式将全面应用于安防数字产品，更高的压缩效率更低的编码码流，无疑又讲推动安防产业进入一个新的时代。

　　随着最近两年智能分析算法的成熟，相关智能产品的应用也开始越来越多，和之前的叫好不叫座相比，现在智能分析产品已经呈现出一个快速增长的趋势。由于之前的智能分析产品都需要单独增加一颗DSP或者其他运算芯片来实现分析的功能，因此不管是在产品开发难度还是在成本考虑上都不是很理想，如何解决这个问题是安防产品制造企业一直以来的重要关注点，如今的监控技术已经率先将智能分析算法成功移植到编解码芯片的ARM上，实现了极低成本的高效智能分析，这也给安防行业带来了一个解决此问题的重要思路。随着安防芯片性能的提升，现在已经有将智能分析引擎集成到编解码芯片的方案。

　　与之前数字产品较为单一的功能相比，由于目前的联网趋势，目前的安防数字产品尤其是DVR和NVR产品具备了很多的周边业务，多业务能力已经成为衡量安防芯片能力的一个重要因素。这些业务能力一般包括报警、存储、转发、网络、显示以及本机业务管理等。这些业务的加入，使得安防芯片的集成度越来越高，越来越趋向于单芯片系统解决大部分的问题，这个跟微电子的发展趋势也是十分一致的。

　　虽然当前的安防芯片市场发展迅速且前景乐观，但是同样也面对了很多的发展挑战。

　　首先是芯片的速度如何快速跟进产品和行业的发展。当前安防产品的路线图趋势一般由安防芯片来决定，芯片不发布，相应的产品也就基本无法发布。但是从目前的安防产业来看，一般半年左右，就会有一系列新的产品需求诞生，而目前安防芯片的更新周期一般在一年多一点的时间。这就造成了需求一直在等待芯片的局面，如何能够使得芯片的发展能够匹配上需求的发展，给芯片企业带来了不小的压力，因为这意味着成倍的提高人力成本，市场换代过于频繁也会带来产值的浪费。另外一个方面，安防产业对需求的细分越来越明显，以前的一个芯片可以用在大部分产品上的情况现在很难满足用户的需求，如何细分芯片，有的放矢，以满足用户的需求也是一个难题。

　　其次是如何引导产业链的健康成长，由于安防芯片的特殊性和关键性，安防芯片厂商的市场行为很容易影响到安防产业的发展，如何在扩大市场的同时保护好市场，是需要芯片企业多多考虑的。

　　芯片的成本控制也是一个挑战，目前安防芯片的主要厂商数量不多，但是彼此竞争压力却很大，此外还有因为安防产业整体利润下降导致的来自终端制造商的压力，知识产权的费用也是一笔很大的开支。

　　节能环保及低功耗的需求，目前相关环保部门对安防产品功耗的要求越来越高，同时也是影响产品出口的一个主要指标。与之相矛盾的是性能提升往往依托于能耗的提高。

　　总体而言，安防芯片经过最近几年的发展，已经取得突飞猛进的进步，不管是技术还是市场，都取得了巨大的成功，尤其是国产芯片已经取得了主导地位，据了解，海思半导体的DVR芯片已经占据了同类产品60%的份额，这是让国内安防同仁值得自豪的一点。展望未来，安防芯片的发展会愈加迅速，也会在安防产业链条中扮演越来越重要的角色，对于安防芯片企业来讲，机遇和挑战并存，只有贴近用户，理性发展，才能保持长久的进步和稳健的成长。