全球自動駕駛大算力芯片量產(chǎn)之戰(zhàn)
來源：中國電子報 2022-02-17 13:12
有人說，2022年將是全球自動駕駛大算力芯片（單芯片算力大于100TOPS，1TOPS代表處理器每秒鐘可進行1萬億次計算）的量產(chǎn)之年，圍繞大算力芯片的競爭將異常熱鬧。因為今年，英偉達自動駕駛芯片Orin將量產(chǎn)，高通Snapdragon Ride也將量產(chǎn)，而中國創(chuàng)業(yè)企業(yè)的大算力芯片也將量產(chǎn)。
在不久前舉行的黑芝麻智能5周年溝通會上，黑芝麻智能CMO楊宇欣透露，黑芝麻大算力芯片將在今年量產(chǎn)上車，正式加入全球自動駕駛大算力芯片量產(chǎn)之戰(zhàn)。同一天，另外一家中國汽車芯片企業(yè)芯馳科技CMO陳蜀杰也宣布，芯馳科技將在今年第四季度推出200TOPS的車規(guī)級處理器。加上此前地平線、寒武紀(jì)、華為等都宣布了大算力芯片的計劃，多方角力之下的大算力汽車芯片市場，會越來越有看頭，火藥味越來越濃。
車芯下一個戰(zhàn)場是大算力芯片
目前，汽車芯片市場是半導(dǎo)體市場最耀眼的部分。Gartner數(shù)據(jù)顯示，2022年全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模將達到651億美元，占全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的比例有望達到12%，是半導(dǎo)體細(xì)分領(lǐng)域中增速最快的部分。
而在汽車芯片中，自動駕駛芯片是吸睛的焦點，因為自動駕駛的競爭其實是算力的競爭。此前，黑芝麻智能創(chuàng)始人單記章曾在接受媒體采訪時表示，汽車從L1、L2向L3、L4、L5不斷推進，從某種意義上看，就是算力的競賽，每往上進階一級就意味著對算力的需求更高。
寒武紀(jì)行歌執(zhí)行總裁王平也表示，隨著智能駕駛的發(fā)展迭代，算力需求呈幾何級數(shù)大幅上升，大算力、開放性成為智能駕駛主控芯片的兩大趨勢。領(lǐng)先的車企開始統(tǒng)一部署車端、云端、邊端和終端協(xié)同計算能力，以此建立高效的智能駕駛運行和迭代體系。
楊宇欣給出了一組數(shù)據(jù)：2014—2016年特斯拉ModelS的算力為0.256TOPS，2017年蔚來ES8的算力是2.5TOPS，2019年特斯拉Model3算力為144TOPS，2021年智己L71070TOPS，2022年蔚來ET7是1016 TOPS。這組數(shù)據(jù)進一步印證了這樣一個事實：智能駕駛每前進一小步，后面都需要算力前進一大步。
但目前的自動駕駛芯片尚不能夠滿足車企快速增長的算力需求，最近還出現(xiàn)了整車廠主動約請自動駕駛芯片公司，“甲方”與“乙方”之間的姿態(tài)有了微妙變化。
從預(yù)測來看，2022—2023年，算力超過100TOPS的芯片將量產(chǎn)裝車；2025年，500TOPS的芯片將量產(chǎn)裝車；而2030年，超1000TOPS算力的芯片才普及。
芯馳科技自動駕駛負(fù)責(zé)人陶圣給出了相同的判斷：“我們認(rèn)為，2023年將是L3自動駕駛芯片的量產(chǎn)年代，2025年則將是L4規(guī)模研發(fā)的時代。”
所以不斷推高自動駕駛芯片算力，就成為汽車芯片公司追逐的珠穆朗瑪峰。
大算力車芯之難
既然自動駕駛大算力芯片是“車芯”競賽的珠穆朗瑪峰，那在設(shè)計定義芯片的時候把參數(shù)定得高一點，不就能跑在時間前面，跑在對手前面了嗎？
其實沒那么容易，因為有一系列的挑戰(zhàn)橫在汽車自動駕駛大算力芯片的面前。
王平曾透露，大算力智能駕駛芯片面臨四大挑戰(zhàn)。一是芯片系統(tǒng)架構(gòu)的挑戰(zhàn)。200TOPS以上的芯片對于訪存能力的要求非常高，需要支持更高的帶寬，這帶來系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計復(fù)雜度的大幅度提升。二是通用AI軟件棧的挑戰(zhàn)。智能駕駛的算法目前還處于不斷演變的過程，激光點云算法和多傳感器融合算法也還在快速迭代中，所以不斷變化的算法需求需要借由OTA以通用的硬件架構(gòu)和軟件棧來支持算法不斷升級。三是大尺寸芯片工程的挑戰(zhàn)。大算力芯片的尺寸非常大，在封裝、電源和熱管理、成本控制、良率等方面都存在嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。四是先進工藝平臺的挑戰(zhàn)。大算力芯片需要7nm甚至5nm先進工藝，只有先進工藝才能做到更高集成度、更低能耗。
“汽車芯片之所以難做，除了算力的競賽，還需要處理門類眾多的數(shù)據(jù)，感知各種各樣的系統(tǒng)，涉及激光雷達、超聲波雷達、毫米波雷達、攝像頭等各種各樣的運算，芯片的參數(shù)非常復(fù)雜，除了車本身功能安全問題之外，它還要把整個系統(tǒng)里面的路徑規(guī)劃、決策、控制這些算法都放在芯片上面，所以對CPU、傳感器融合以及路徑規(guī)劃算法等都有較高要求，同時還必須考慮降低功耗和易用性等。”單記章說。
車規(guī)級汽車芯片和消費電子芯片有很大不同，芯馳科技創(chuàng)始人兼CEO仇雨菁此前曾表示，與消費級芯片注重性能和算力且快速迭代不同，汽車芯片生命周期長，事關(guān)人的生命安全，其安全性、可靠性、耐用性更為重要。
楊欣宇認(rèn)為，自動駕駛芯片目前有兩個方面的難點需要突破：第一方面是芯片核心的算力需要突破。這不是指TOPS算力，而是芯片的CPU算力，TOPS算力是用于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速的。如何把強大的性能帶到在終端領(lǐng)域?qū)π阅苄枨笞罡叩钠嚿希请y點。第二方面是如何在實現(xiàn)如此復(fù)雜功能和強大性能的前提之下達到車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。“芯片定義的時候一定要考慮到5~10年之后的功能需求，因為芯片可能會5年之后上車，供貨周期可能要5~10年。”楊欣宇說。
正因為難，才有機會，因為智能汽車時代才剛剛開始，無論是汽車芯片企業(yè)，還是計算芯片企業(yè)，大家都在同一起跑線上，“就像PC與互聯(lián)網(wǎng)時代誕生了英特爾、移動互聯(lián)網(wǎng)時代誕生了高通一樣，在智能汽車時代有機會同樣有機會誕生新的芯片巨頭。”仇雨菁認(rèn)為。
國際巨頭搶量產(chǎn)頭把交椅
正因智能汽車對于計算的訴求如此高歌猛進，正因無論傳統(tǒng)汽車芯片還是計算芯片企業(yè)都處于同一起跑線上，所以越來越多的芯片巨頭加入了自動駕駛芯片市場。進入2022年，自動駕駛大算力芯片市場的關(guān)鍵詞是“量產(chǎn)上車”。
中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《2022年度中國汽車技術(shù)趨勢報告》預(yù)測，2022年中國汽車市場的重要趨勢之一是大算力芯片量產(chǎn)裝車。中國汽車工程學(xué)會副秘書長侯福深曾在2021年中國汽車工程學(xué)會的年會上表示，當(dāng)前，自主車規(guī)級芯片已形成面向ADAS/智能座艙等功能的批量應(yīng)用，大算力車規(guī)級計算芯片（單芯片算力大于100TOPS）正在開展測試試驗。作為高度自動駕駛汽車“大腦”的核心部件，100TOPS（處理器運算能力單位）以上車規(guī)級計算芯片將在2022年實現(xiàn)量產(chǎn)并裝車。
英特爾旗下的Mobileye算是“老牌”高級輔助駕駛芯片公司，目前其輔助駕駛芯片出貨量已經(jīng)超過1億片，在不久前舉行的2022CES上，Mobileye宣布推出專為自動駕駛打造的EyeQ Ultra系統(tǒng)集成芯片，EyeQUltra的算力為176TOPS，預(yù)計將于2023年年底供貨，2025年全面實現(xiàn)車規(guī)級量產(chǎn)。
與此同時，美國的另一家汽車芯片公司安霸也在CES上宣布推出AI域控制器芯片CV3系列汽車專用SoC，采用了5nm制程、16個Arm Cortex-A78AE CPU內(nèi)核，單芯片AI算力達到500 eTOPS（eTOPS中的“e”指的是“Equivalent”，意思是等效算力），預(yù)計今年上半年將為開發(fā)者提供評估樣片。
不管是Mobileye規(guī)劃的176TOPS，還是安霸強調(diào)算法的等效算力500 eTOPS，他們描繪得再好，距離量產(chǎn)面市都尚需時日。而比Mobileye、安霸起得更早的英偉達和高通，經(jīng)過幾年臥薪嘗膽，其大算力汽車芯片都將在今年進入量產(chǎn)。
高通通過給汽車提供調(diào)制解調(diào)器芯片、智能座艙芯片等多年歷練，兩年前推出了Snapdragon Ride自動駕駛解決方案，可為L1/L2、L2+/L3、L4等不同的自動駕駛系統(tǒng)提供從10TOPS到超過700TOPS的算力。目前，面向L2+到L4級別的基于SnapdragonRide的SoC和加速器芯片已出樣，預(yù)計在2022年開始搭載于長城和通用汽車的量產(chǎn)車型中。
英偉達歷時4年投入數(shù)十億美元打造的自動駕駛芯片Orin SoC也將于今年量產(chǎn)。Orin系列芯片可實現(xiàn)254TOPS的運算性能，能夠為自動駕駛功能、置信視圖、數(shù)字集群、車載信息娛樂以及乘客與AI的交互提供算力支持。搭載Orin的車型可通過OTA軟件更新實現(xiàn)自動駕駛能力在汽車全生命周期內(nèi)的持續(xù)升級。據(jù)英偉達透露，蔚來、智己、沃爾沃等多個品牌采用的Orin芯片都將在今年量產(chǎn)上車。
是騾子是馬，量產(chǎn)來看看。誰都可以描繪藍圖，但是從藍圖到流片到上市再到量產(chǎn)，中間會不會跳票，會不會延遲，都面臨諸多不確定性。
今年英偉達和高通的大算力芯片（100TOPS以上）將量產(chǎn)上車，這意味著大算力芯片競賽的第一回合，至少在時間搶先性上這兩家已經(jīng)勝出。
之后的賽程，有后來居上者嗎？事實上，除了第一回合，英偉達還為其后續(xù)發(fā)展布下了“護城河”。2021年的GTC大會上，英偉達公布了單顆算力達到1000TOPS的下一代自動駕駛SoC Atlan芯片規(guī)劃，比上一代Orin芯片算力提升近4倍，將于2023年向開發(fā)者提供樣品，2025年量產(chǎn)裝車。這樣看來，無論是眼下，還是未來，英偉達都處于暫無對手的位置上。
國內(nèi)車芯爭相競逐大算力
在國際市場上，高通、英偉達、Mobileye咬得很死。與此同時，在中國市場，包括華為、黑芝麻智能、地平線、寒武紀(jì)、芯馳科技等在內(nèi)的幾家汽車芯片企業(yè)也同樣步步緊逼，自動駕駛大算力芯片市場火藥味越來越濃。因為未來兩到三年將是自動駕駛芯片量產(chǎn)上車的關(guān)鍵節(jié)點，而去年和今年則會是大算力自動駕駛芯片拿到項目定點的關(guān)鍵時刻。
2021年是中國汽車大算力芯片的“曝光年”。在2021年上海車展上，黑芝麻智能發(fā)布“華山二號”A1000Pro芯片，其中DynamAINN神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器的算力達到106TOPS（INT8）或196TOPS（INT4）。2021年7月，地平線發(fā)布了全場景整車智能中央計算芯片——地平線征程5，單顆芯片最大算力為128TOPS。在2021世界人工智能大會上，寒武紀(jì)CEO陳天石披露了正在研發(fā)中的行歌車載智能芯片的數(shù)據(jù)：超200TOPS AI性能、7nm制程、車規(guī)級。華為因為眾所周知的原因，其沒有刻意提及芯片能力，在去年上海車展上，華為展示了賦能智能汽車的全棧能力，推出的多款自動駕駛計算平臺MDC可以搭配多種傳感器，適用于更多車型。
華為沒有刻意提及單顆汽車芯片參數(shù)，寒武紀(jì)的大算力芯片并沒有給出上市的時間表，芯馳科技的自動駕駛大算力芯片到今年第四季度發(fā)布，目前看只有黑芝麻智能與地平線的大算力芯片有望今年量產(chǎn)上車。基于這樣的市場狀態(tài)，讓黑芝麻智能與地平線競爭的隔空口水戰(zhàn)此起彼伏。
在黑芝麻看來，地平線是一家算法芯片公司，其強調(diào)的是算法。此前楊欣宇曾表示，決定自動駕駛能力其實是綜合能力的體現(xiàn)，這既需要算法、操作系統(tǒng)，也需要芯片，但真正從技術(shù)源頭來講，推動自動駕駛發(fā)展的一定是芯片。“所有電子行業(yè)的發(fā)展都是從硬件先開始的，因為芯片決定了整個自動駕駛性能和功能的邊界。如果硬件上不能支持的東西，軟件是怎么也實現(xiàn)不了的，這是技術(shù)規(guī)律。”楊宇欣說，“目前能夠給自動駕駛提供大算力芯片的只有英偉達、高通，而黑芝麻在全球第一陣營。”
研究AI算法出身的地平線創(chuàng)始人兼CEO余凱則認(rèn)為，算力也并不代表汽車智能芯片的“真實性能”，芯片計算效率也同樣需要關(guān)注。正如對于汽車來說，馬力不如百公里加速時間更真實地反映整車動力的性能，算力并不反映汽車智能芯片的實際性能，而每秒準(zhǔn)確識別幀率MAPS才是更真實的性能指標(biāo)。“在算法驅(qū)動AI芯片設(shè)計的軟硬結(jié)合趨勢下，新一代汽車智能芯片的領(lǐng)導(dǎo)者，將會是世界級AI算法公司。“余凱說。
關(guān)于算法、數(shù)據(jù)和軟件，黑芝麻智能并不示弱。黑芝麻智能應(yīng)用工程副總裁鄧堃表示，黑芝麻智能目前已經(jīng)打造了豐富的算法模型、搭建了資深的技術(shù)團隊和專業(yè)的研發(fā)體系，推出的山海人工智能開發(fā)平臺擁有50多種AI參考模型庫轉(zhuǎn)換用例，降低客戶的算法開發(fā)門檻；能夠?qū)崿F(xiàn)QAT和訓(xùn)練后量化的綜合優(yōu)化，保障算法模型精度；支持動態(tài)異構(gòu)多核任務(wù)分配，同時還支持客戶自定義算子開發(fā)，完善的工具鏈開發(fā)包及應(yīng)用支持，能夠助力客戶快速移植模型和部署落地的一體化流程。數(shù)據(jù)方面，黑芝麻智能能夠向客戶提供面向數(shù)據(jù)安全的數(shù)據(jù)閉環(huán)體系，確保數(shù)據(jù)安全可控。軟件方面，目前，黑芝麻智能已經(jīng)能夠為客戶提供從開發(fā)到量產(chǎn)的軟硬件全解耦解決方案。
黑芝麻智能與地平線明里暗地較勁很正常，誰都希望成為大算力芯片量產(chǎn)上車的“一哥”。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，地平線的征程5將在今年首先搭載在哪吒汽車上，此外上汽集團、嵐圖汽車等也是意向客戶，而黑芝麻的首款大算力芯片的量產(chǎn)上車也將是國內(nèi)自主品牌，但未透露客戶名字。
自動駕駛大算力芯片競爭的大幕剛剛拉開，究竟是“算法派”更有優(yōu)勢還是強調(diào)硬核能力的“芯片派”更能贏得用戶，現(xiàn)在市場和用戶都還沒有做出選擇，因為大家都還沒有量產(chǎn)。目前汽車大算力芯片玩家們是“八仙過海”各有各的招數(shù)，事實上，英偉達做大算力汽車芯片也是在四年前，高通是在兩年前，“老牌”輔助駕駛芯片廠商Mobileye的大算力芯片也要明年才出來。這樣看起來，無論是成立5年的黑芝麻，還是成立6年的地平線、寒武紀(jì)，或是成立3年的芯馳科技，都是前后腳踏到了機會的時間窗口上，目前看地平線與黑芝麻將最先跑完第一棒。
未來究竟誰能夠做得“更快、更高、更強”，誰的路徑更優(yōu)，每一家公司有每一家的基因，每一家有每一家的優(yōu)勢。但有一點可以肯定，打造高級別自動駕駛大算力芯片屬于跨界融合，既要懂汽車又要懂計算，無論是傳統(tǒng)的計算芯片公司，還是傳統(tǒng)的汽車芯片公司，都需要補齊短板，所以現(xiàn)在大家彼此并不是對方的“敵人”，真正的敵人是自己——是否能夠做出滿足用戶需求的大算力芯片，技術(shù)上是否過硬，是否能夠贏得生態(tài)和用戶的選擇，“朋友圈”是不是夠給力，才是硬道理。在這場與智能汽車產(chǎn)業(yè)同步迭代的大演進中，我們期望中國的創(chuàng)新企業(yè)當(dāng)中能夠成長出“小巨人”。
