2008年DVR产品及技术发展探悉
已经过去2007年，在安防领域，尤其是DVR产品和技术方面似乎比较沉闷，没有多少亮点和有趣的故事。但在2008年将会是一个变幻的一年，充满了机会与挑战的一年。这主要是由于技术变革与进步引起的，本人认为2008年，DVR产品和技术方面将有以下看点：
第一、基于SOC(System On Chip 片上系统)的嵌入式DVR产品将会成熟并大量推出。前几年获得巨大成功的嵌入式DVR产品基本被基于DSP的技术方案所垄断。但近一两年，随着DVR这个领域被越来越多的芯片设计公司、IP 设计者所关注，以及硅工艺的不断进步，不少公司推出了高集成度的DVR SOC方案，这些芯片集成了图像压缩、CPU、IDE、网络甚至VGA功能模块，使得嵌入式DVR产品的开发难度、周期和成本都大幅下降，由此推动更多公司进入该领域，产品也会更快进步和成熟。目前如国内的海思、韩国的SoftLogic、NextChip、台湾的智原等公司的DVR SOC方案都是颇有看头的。本人认为：这些方案在架构与性能上都非常出色，唯独缺乏的是在这些SOC平台上没有一套象海康、大华那样的成熟应用软件系统，一套功能丰富、性能稳定的DVR应用软件系统是SOC DVR 成功的关键。经过前几年的积累，SOC DVR将在在2008年获得成功并被广泛应用。
第二、 在PC DVR方面，有两个趋势和结果：
(1)、软压卡会逐步淘汰硬压卡。这一点恐怕是没悬念的，理由很简单：对于DVR板卡而言，专用硬件压缩处理器是多余的。2008年，双核处理器会成为主流，它的图像处理能力要远超普通的DSP处理器，而廉价的双核赛扬CPU将是PC DVR的最佳选择，而同样廉价的G31芯片组主板拥有3个以上的PCI-E接口，由此把制约软压卡的PCI带宽问题也彻底解决了。由于技术的发展，软压卡在图像质量和价格上都全面压倒硬压卡，因此软压卡淘汰硬压卡就只是时间问题了，虽然目前市场上海康、恒亿、汉邦等公司的硬压卡仍然在用户知名度、市场占有率上有强大的优势，但这是技术发展的必然，技术进步必然淘汰旧事物，就如同10多年前的硬件电影解压卡一样。
(2)、传统PC DVR的用户群会逐渐减少。由于近几年来基于DSP的嵌入DVR的产品在功能、性能不断发展，如海康和大华的产品在功能、性能上已经基本上与PC DVR差不多，能满足高端用户的大部分需求;而基于MJPEG的简单SOC嵌入DVR产品，以其低廉价格优势得到了广大低端用户的青睐，它已经能满足用户最基本的监控要求：录像、播放、监视。由此，嵌入式DVR在专业性、稳定性及成本方面的优势而被广泛的接受和使用，必然会导致传统PC DVR的用户群比例会减少，这同样是技术发展的必然结果。
然而，PC DVR仍然有其存在的价值，它在功能的多样性、可扩展性、灵活性及可维护性方面都优于传统嵌入式DVR，尤其是安防项目越来越多的整合化、智能化的应用会令一些工程商仍然选用PC DVR，以满足项目需求;同时，PC机的巨大用户保有量也是DVR板卡会被广泛使用的一个重要因数：加一块板卡就能化腐朽为神奇，使得一台普通PC变成一台功能强大的DVR，这对不少用户来说仍然有的吸引力。另外，然而，最近越来越多迹象表明，新型低成本、低功耗、高性能CPU将在未来一、两年内终结DSP在DVR的主导地位，一个新时代即将到来。
第三、基于WIFI的无线IP摄像机会广泛应用并进入家庭。监控的IP化是近些年来的热点话题之一，但却一直没有被广泛采用，最多也仅是在个别专项功能项目中应用。IP摄像机的广泛应用必须具备以下两个条件：(1)、价格够便宜;(2)、网络带宽够大。而SOC的技术发展和WIFI无线技术的广泛应用将为IP摄像机的广泛的使用带来契机，因为SOC解决了IP摄像机性能和成本的问题，WIFI无线技术解决了带宽的问题，为何是非要采用无线网络而不是有线网络呢，因为无线技术才能充分体现IP的灵活性、先进性，刺激用户采用的欲望。2008年国内将会出现一些WIFI城市，这将是IP摄像机的发展大好时机。
第四、智能化将会成为监控新潮流。计算机视觉及人工智能的技术发展，使得监控智能化成为可能，使得视频监控具备了一些人眼的分析功能，这将是整个安防监控行业的革命。但目前这种技术仍处在初级阶段，但越来越多的公司开始关注并投入研发这方面的技术，工程商也积极把该技术应用到不同项目上，因此促使智能化技术不断进步并会成为一股新的潮流。但该技术的真正广泛应用仍需要时间去成熟以及拥有和应用成本的降低。
第五、国内安防行业的市场会继续快速增长。由于2008年的股市动荡及国家从紧的货币政策，使人担忧中国经济增长会放慢，从而也影响到安防行业。我本人认为不会，理由是中国的城市化进程正在不断发展，大量的地区正在城镇化，人口集中必然需要安防，这是刚性和持续性的需求，因此未来5年安防行业仍然是高速发展的行业。
SoC技术的发展
集成电路的发展已有40 年的历史，它一直遵循摩尔所指示的规律推进，现已进入深亚微米阶段。由于信息市场的需求和微电子自身的发展，引发了以微细加工(集成电路特征尺寸不断缩小)为主要特征的多种工艺集成技术和面向应用的系统级芯片的发展。随着半导体产业进入超深亚微米乃至纳米加工时代，在单一集成电路芯片上就可以实现一个复杂的电子系统，诸如手机芯片、数字电视芯片、DVD 芯片等。在未来几年内，上亿个晶体管、几千万个逻辑门都可望在单一芯片上实现。 SoC ( System - on - Chip)设计技术始于20世纪90年代中期,随着半导体工艺技术的发展, IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上, SoC正是在集成电路( IC)向集成系统( IS)转变的大方向下产生的。1994 年Motorola发布的Flex Core系统(用来制作基于68000和PowerPC的定制微处理器)和1995年LSILogic公司为Sony公司设计的SoC,可能是基于IP ( Intellectual Property)核完成SoC设计的最早报导。由于SoC可以充分利用已有的设计积累,显著地提高了ASIC的设计能力,因此发展非常迅速,引起了工业界和学术界的关注。
SOC是集成电路发展的必然趋势，1. 技术发展的必然2. IC 产业未来的发展。
SoC基本概念
SoC的定义多种多样,由于其内涵丰富、应用范围广,很难给出准确定义。一般说来, SoC称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,是一个有专用目标的集成电路,其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术,用以实现从确定系统功能开始,到软/硬件划分,并完成设计的整个过程。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。国内外学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。
SoC定义的基本内容主要表现在两方面:其一是它的构成,其二是它形成过程。系统级芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU 内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC /DAC 的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块,对于一个无线SoC还有射频前端模块、用户定义逻辑(它可以由FPGA 或ASIC实现)以及微电子机械模块,更重要的是一个SoC 芯片内嵌有基本软件(RDOS或COS以及其他应用软件)模块或可载入的用户软件等。系统级芯片形成或产生过程包含以下三个方面:
1) 基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证;
2) 再利用逻辑面积技术使用和产能占有比例有效提高即开发和研究IP核生成及复用技术,特别是大容量的存储模块嵌入的重复应用等;
3) 超深亚微米(UDSM) 、纳米集成电路的设计理论和技术。
SoC设计的关键技术
具体地说, SoC设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术等,此外还要做嵌入式软件移植、开发研究,是一门跨学科的新兴研究领域。图1是SoC设计流程的一个简单示意图。
(图一)
SoC的发展趋势及存在问题
当前芯片设计业正面临着一系列的挑战,系统芯片SoC已经成为IC设计业界的焦点, SoC性能越来越强,规模越来越大。SoC芯片的规模一般远大于普通的ASIC,同时由于深亚微米工艺带来的设计困难等,使得SoC设计的复杂度大大提高。在SoC设计中,仿真与验证是SoC设计流程中最复杂、最耗时的环节,约占整个芯片开发周期的50%～80% ,采用先进的设计与仿真验证方法成为SoC设计成功的关键。SoC技术的发展趋势是基于SoC开发平台,基于平台的设计是一种可以达到最大程度系统重用的面向集成的设计方法,分享IP核开发与系统集成成果,不断重整价值链,在关注面积、延迟、功耗的基础上,向成品率、可靠性、EMI 噪声、成本、易用性等转移,使系统级集成能力快速发展。