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摄像机的核心组件是图像传感器和视频处理芯片，要实现良好的图像质量，除了前端镜头、传感器部分对光线的处理，影像处理部分也是摄像机中不可忽视的一环。而芯片作为核心处理器，对高清监控的效果更是起着举足轻重的作用。拥有专业AI芯的摄像机是实现前端智能化的前提。
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芯片的分类
从应用目的区分，可以将芯片大致分为通用芯片和专用芯片两类。
通用芯片是为了解决一些通用的任务而设计的，主要为各种架构的CPU（中央处理器）芯片，例如x86、ARM、MIPS、PowerPC、RISC-V等等，这类芯片往往可以运行操作系统，并具备丰富的外设接口，以满足多种多样的应用需求。在市场竞争过程中，MIPS、PowerPC等芯片架构已不再辉煌，甚至逐渐退出了历史舞台。
专用芯片是为了解决某一类专门的应用而设计的，例如擅长处理图像任务的GPU，擅长数字信号处理的DSP，擅长AI加速的AI芯片，以及可针对特定应用场景进行硬件编程的FPGA。这一种类的芯片在处理特定应用时效率很高，但是不擅长处理通用类型业务。
实际上，随着芯片的演进，这两类芯片也在发生一些融合。例如通用芯片中集成GPU、DSP，甚至FPGA，从而提供针对特定应用的加速能力；而专用芯片中也往往会集成一些通用的CPU，从而提供一定的灵活性和独立部署能力。
02
芯片的历史
x86芯片
在很长一段时间内，CPU和Intel/x86是划上了等号的。CPU的历史可以追溯到1971年。在这一年，Intel公司研发出了世界上第一款微处理器4004。它是一款4位处理器，每秒只能计算6万次。这一划时代的产品，尽管性能非常孱弱，但是CPU这一影响深远的概念首次亮相了。随后几年，Intel迅速推出了4040、8008、8080等处理器。
1978年，Intel首次推出16位处理器i8086，它是x86架构的鼻祖，该处理器上使用的指令集，被称为x86指令集，并演进至今。
80年代，Intel相继推出了80286、80386、80486，晶体管数量突破100万个，CPU主频提高到50MHz。
2000年，Intel推出了奔腾4系列，开始引入64位架构，并支持虚拟化。
2010年，Intel从酷睿系列开始，通过Tick-Tock节奏，即一年更新微架构、一年升级制程的方式，不断向前演进。但是，随着工艺尺寸接近物理极限，Intel已经由Tick-Tock变化为PAO（制程Process->架构Architecture->优化Optimization ）策略。
ARM芯片
ARM芯片的历史要追溯到1978在英国剑桥创办的CPU公司（Cambridge Processing Unit），1979年更名为Acorn公司，主要业务是提供电子设备。1985年，Acorn基于RISC架构，自行研发了第一代32位、6MHz的处理器，简称ARM(Acorn RISC Machine)，ARM名字由此而来。
RISC 的全称是 “ 精简指令集计算机 ”（Reduced Instruction Set Computer），它支持的指令比较简单，所以功耗小、价格便宜，特别适合移动设备。早期使用 ARM 芯片的典型设备，就是苹果公司的牛顿 PDA。
1990年代，ARM的32位嵌入式RISC进入了低功耗、低成本和高性能的嵌入式应用。进入二十一世纪之后，随着手机的快速发展，ARM处理器占领了全球手机市场，一直延续至今。
AI芯片
当前对人工智能芯片的定义并没有一个公认的标准。比较通用的看法是面向AI应用的芯片都可以称为AI芯片，按设计思路主要分为三大类：专用于机器学习尤其是深度神经网络算法的训练和推理加速芯片；受生物脑启发设计的类脑仿生芯片；可高效计算各类人工智能算法的通用AI芯片。
AI芯片的历史是随着深度学习的兴起同步发展 起来的。深度学习对算力的需求十分巨大，传统的CPU无法满足，算法研究人员发现，GPU很适合用来处理深度学习的训练和推理计算任务。所以英伟达借AI浪潮再次崛起，后来也推出了专门用于深度学习任务的Tesla、Jetson等系 列AI芯片。
近五年时间内，随着深度学习的爆发式增长，涌现出大量的AI专用芯片和厂家。
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芯片的产业链
芯片从设计到出厂，芯片产业链的分工主要包括六大部分。
04
芯片的发展趋势
AI芯片的发展趋势
现今的 AI芯片在某些具体任务上可以大幅超越人的能力，但究其通用性与适应性，与人类智能相比差距甚远，大多处于对特定算法的加速阶段，缺乏通用性。因此未来通用AI芯片应包含以下特征。
可编程性：适应算法的演进和应用的多样性。
架构的动态可变性：能适应不同的算法，实现高效计算。
高计算效率：算法对算力的需求是无止境的，现有的计算效率制约了很多算法的实际应用落地。
高能量效率：能耗比高，能够应用在端侧嵌入式设备中。
应用开发简便：提供完备的软件栈，降低AI开发的门槛。
通用芯片的发展趋势
微架构演进，IPC（Instruction Per Cycle）每代提升10%。IPC仍然是衡量通用芯片处理能力的一个重要指标，通过芯片内部集成更大的缓存、更多的执行单元、更精确的分支预测和任务调度机制，将IPC不断提升。
工艺演进：目前通用芯片工艺已经迈入7nm制程，后续5nm，甚至3nm的制程已经在研究当中，虽然由于已经逼近物理极限，但是工艺演进仍然是提升芯片性能的关键一环。
功耗控制：随着通用芯片核数越来越多，尺寸越来越大，功耗控制成为制约芯片实际商用的重要因素。需要更加精细和智能的功耗控制机制。
互连带宽：多芯片之间往往可以通过互连形成更强的单节点处理能力。
ARM芯片的优势战场在嵌入式领域，而x86的优势战场在桌面和数据中心。但是，双方的竞争从未停止。目前已经出现了一些服务器级别的ARM芯片，开始争夺数据中心市场。但是x86在数据中心的体量和地位目前仍然遥遥领先。
ARM架构处理器的单核性能往往较弱，所以单CPU核数较多；而x86的单核能力强，因此核数较少。两者的架构区别导致了其适用于不同的业务场景。
但是，随着制程演进越来越困难，x86的流水线已经非常深，微架构上也很难再有大的突破，x86也在寻求在芯片内集成更多的核。另一方面，ARM也面向数据中心领域推出了Cortex-X系列架构，不再一味追求performance per Watt，而是追求极致性能，即从原来的小核向大核演进。
