大算力自動駕駛芯片的“決賽”即將打響。

全球第二個、中國首個，進入前裝量產(chǎn)階段的百TOPS大算力AI芯片——地平線征程5已完成最后的驗證工作，將于今年4季度正式量產(chǎn)上車。

“率先鎖定大算力自動駕駛芯片'世界杯'決賽席位”。

誰進了“決賽”？

6月30日，地平線機器人技術(shù)研發(fā)有限公司（下稱地平線）舉行了征程5量產(chǎn)前的技術(shù)溝通會，會上的一張PPT中，Mobileye、高通、恩智浦、海思等一系列人們耳熟的芯片巨頭排兵列陣，但經(jīng)過AI算力、安全可靠性、開發(fā)環(huán)境、算法驗證、生態(tài)支持一系列角逐之后，走到量產(chǎn)決賽的只有英偉達與地平線。

先進制程芯片作為高技術(shù)門檻、高技術(shù)密集、高生態(tài)壁壘的行業(yè)，英特爾、英偉達等諸多“英豪”無不出自美國。

一家中國芯片創(chuàng)業(yè)公司為何能與英偉達同時進入量產(chǎn)階段？

更重要的，為何隨著英偉達、地平線開始尖峰對決，剛剛被重視起來的自動駕駛芯片市場，似乎正要逐步關(guān)上入場大門？

01

量產(chǎn)百TOS車用芯片的技術(shù)門檻

一夜之間，消費類芯片幾十TOPS的算力在自動駕駛面前已經(jīng)不值一曬。上百TOPS的單片算力芯片開始成為自動駕駛的基礎(chǔ)硬件。

“目前來看，在提升有效算力的道路是沒有止境的。”地平線聯(lián)合創(chuàng)始人&CTO黃暢向《電動汽車觀察家》表示，目前自動/智能駕駛領(lǐng)域行業(yè)的基礎(chǔ)算力需求是：L2級需10TOPS左右；L2+則需要幾十TOPS；L3需要100TOPS以上；L4需要1000TOPS。

“但我個人看來，L2+級需要百TOPS才比較好。因為隨著傳感器的分辨率越來越高，單位時間內(nèi)需要處理的數(shù)據(jù)也就不斷增多。工程師需要更高的有效算力去處理，從而得到更好的結(jié)果。（要充分滿足）L4級的話，幾千TOPS的需求（就看企業(yè)）有沒有預(yù)算支撐?！?/span>

這一判斷應(yīng)用到實務(wù)上也得到了支撐。

小鵬汽車在P5上憑借算法優(yōu)勢，在僅僅30TOPS（單片）的英偉達Xavier平臺上實現(xiàn)了城市NGP功能。但小鵬汽車智能駕駛研發(fā)負責(zé)人吳新宙也在近期的展示視頻中提到，城市NGP的功能實現(xiàn)仍受限于芯片算力，在G9上會更好的落地。

小鵬全新旗艦車型G9上配備了雙英偉達Orin芯片。

（1）如何打造大算力AI芯片

單片英偉達Orin和征程5的算力分別為256TOPS（每秒萬億次計算）和128TOPS。如果以每秒圖像幀率FPS為標(biāo)準時，Orin與征程5的性能差距卻是另一番景象。

溝通會上，地平線展示了最新的測試結(jié)果：征程5在處理單幀輸入的百萬像素大圖時，性能三倍（處理512??512像素圖像，采用FCOS-EFFICIENTNET神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))和兩倍（處理704??1208像素圖像，采用EFFICIENTNET神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))于英偉達Orin（地平線基于英偉達公布性能推測）。

這對自動駕駛系統(tǒng)來說，意味著在更短時間里“看到”更多東西。因此，F(xiàn)PS被認為是自動駕駛場景下，芯片有效算力的重要標(biāo)準。

地平線聯(lián)合創(chuàng)始人&CTO黃暢

而且征程5在硬件定型之后，性能還在進一步上升?！耙驗檐浖軜?gòu)的改變，征程5的FPS（在同樣的芯片硬件、運行算法條件下）從1283提高到了1580。”黃暢在介紹中表示，這正得益于地平線芯片設(shè)計所采用的軟硬結(jié)合的方法論。

“以終（級應(yīng)用場景作）為（軟件開發(fā)的起）始”是地平線一直所強調(diào)的方法論。

完全從自動駕駛場景出發(fā)，持續(xù)對標(biāo)自動駕駛算法，采取軟（目標(biāo)算法）硬（芯片架構(gòu)）結(jié)合的方法設(shè)計芯片架構(gòu)和編譯器，正是地平線異軍突起，迅速切入大算力自動駕駛AI芯片量產(chǎn)賽道，與英偉達同臺競技的根本原因。（欲了解更詳細的技術(shù)原理，請閱讀《地平線追擊英偉達》）

（2）量產(chǎn)并非朝夕之功

地平線芯片測試流程及標(biāo)準

像所有規(guī)?；粯?，在實驗室里完成“原型”只是第一步，更加艱難的在于面向規(guī)?；尿炞C測試。

溝通會上，地平線首次向公眾展示了征程5的測試流程和部分測試實驗場景。

征程5是國內(nèi)首顆基于ISO 26262功能安全流程開發(fā)的AI芯片，已獲得ISO 26262 ASIL-B功能安全產(chǎn)品認證。其經(jīng)過了pre-silicon（前硅）仿真環(huán)境測試、流片、post-silicon（后硅）真實環(huán)境測試到最后的車規(guī)級可靠性測試，滿足AEC-Q100車規(guī)可靠性要求。

事實上，征程2還采用第三方進行測試驗證。但征程3開始，地平線從0-1搭建車規(guī)AI芯片的專業(yè)測試團隊，同步建立嚴密的質(zhì)量管理體系和標(biāo)準流程，并在征程3量產(chǎn)過程中實現(xiàn)高質(zhì)量交付。

基于征程2、3兩代車規(guī)芯片超百萬量產(chǎn)出貨的經(jīng)驗積累，地平線把豐富的knowhow完整遷移到新一代的大算力芯片征程5。

黃暢告訴《電動汽車觀察家》，征程5的驗證測試時間有1年之久，整體費用在億元級別。而且滿足主要對標(biāo)MCU標(biāo)準的AEC-Q100，對征程5來說有些部分過于簡單，如加溫加壓的測試時間要達上千小時，遠超標(biāo)準要求；有些部分則非常難，如用大算力芯片滿足MCU類的整車集成功率要求。因為對芯片公司而言，功耗下降對應(yīng)著溫度下降以及可靠性上升；功耗影響著整車集成設(shè)計和驗證的工作量與成本。

“真正走向SOP（量產(chǎn)）的過程不是一蹴而就的。是基于我們征程2、征程3兩代芯片完整量產(chǎn)過程所積累的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，我們才有底氣在Q4去量產(chǎn)征程5?！秉S暢在采 訪中表示，就像整車企業(yè)在歷代量產(chǎn)車型中積累的大量knowhow一樣，地平線百萬量級的量產(chǎn)經(jīng)驗，也成為其核心的量產(chǎn)技術(shù)壁壘。

02

昂貴且“卷”的自動駕駛芯片市場

技術(shù)，只是自動駕駛芯片入場的基礎(chǔ)門檻。先進制程的自動駕駛AI芯片耗資巨大，需要巨大的規(guī)?；头睒s生態(tài)，方能支持其量產(chǎn)盈利和持續(xù)迭代。

以英偉達的Orin為例。Orin采用臺積電的7nm工藝，單顆報價320美元。半導(dǎo)體技術(shù)研究機構(gòu)Semiengingeering統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，開發(fā)7nm節(jié)點芯片投入約為2.97億美元。這意味著，要攤平其研發(fā)費用，至少需要銷售928125顆芯片。以目前主流方案每輛車搭載兩顆Orin計算，則需要近47萬輛新車，還不算臺積電不斷上漲的量產(chǎn)制造成本。

但截至目前，幾十TOPS算力就能支持的L2+級自動/智能駕駛車型，在接受度最高的中國滲透率才僅僅23.2%（IDC數(shù)據(jù)），即全年485萬輛（按照2019年中國乘用車2092萬輛銷量計算）。

然而，留給Orin銷售的時間窗口并不多。Orin2022年才開始規(guī)?；纳宪?，但英偉達已經(jīng)發(fā)布了單顆算力可達1000TOPS的下一代自動駕駛芯片Atlan，其將于2025年大規(guī)模量產(chǎn)上車。

地平線則更快。雖然Q4才量產(chǎn)上車128TOPS的征程5，但按照地平線最新的計劃，明年512TOPS的征程6就將推出，比此前的規(guī)劃快了整整一年。

成本高昂，市場有限且“卷”，要求已經(jīng)進場的玩家迅速實現(xiàn)規(guī)?；?/span>

03

實現(xiàn)規(guī)模：通用性疊加易用性

目前地平線征程芯片的合作生態(tài)

如何快速實現(xiàn)規(guī)?；?/span>

地平線選擇采用極致開放的方式，與定位為Tier2，與硬件和軟件合作伙伴一道，開發(fā)量產(chǎn)級的硬件和算法，為主機廠提供功能與研發(fā)層次都非常豐富多樣，靈活可變的大算力芯片產(chǎn)品。

（1）通用性硬件解決方案

《電動汽車觀察家》了解到，目前自動/智能駕駛的主要感知方案和算法在業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始趨同。

在感知方案中，車外11路攝像頭的數(shù)目、車身布局，以及毫米波雷達的布置方案已經(jīng)基本形成了行業(yè)通行的范式；

算法中，最核心的視覺感知算法業(yè)內(nèi)在近一年以來，紛紛采用BEV架構(gòu)。

BEVFormer是基于Transformer和時序模型在鳥瞰圖視角下優(yōu)化特征的環(huán)視物體檢測方案，適用多視角攝像頭的3D目標(biāo)檢測任務(wù)，由特斯拉首創(chuàng)。

當(dāng)感知硬件和算法的技術(shù)路線和工程方案開始趨同時，適用于不同車企的通用性自動駕駛硬件解決方案就有了落地的前提。

Matrix 5系列量產(chǎn)級計算平臺

地平線基于征程5打造Matrix 5系列量產(chǎn)級計算平臺參考設(shè)計。通過不同芯片配置方案，Matrix 5能夠提供最高512 TOPS的強勁AI算力，滿足ADAS、自動駕駛、智能座艙等全場景整車智能應(yīng)用需求。

基于Matrix 5標(biāo)準設(shè)計方案，地平線能夠為合作伙伴提供靈活可拓展的域控參考設(shè)計及預(yù)驗證的攝像頭模組套件選型，同時支持無縫適配地平線系統(tǒng)軟件與感知算法模塊。Matrix 5將大幅降低OEM與生態(tài)伙伴開發(fā)適配和應(yīng)用部署的成本。

目前，已有包括大陸集團、東軟睿馳、立訊集團、聯(lián)成開拓在內(nèi)的超過10家企業(yè)聯(lián)手地平線，推出基于Matrix 5參考設(shè)計的域控產(chǎn)品。此外，映馳科技、金脈與天準還成為征程5官方授權(quán)的硬件IDH（Independent Design House，在IC原廠芯片的基礎(chǔ)上開發(fā)平臺、解決方案等產(chǎn)品，為整機產(chǎn)品的研發(fā)和迅速面市提供基礎(chǔ)）合作伙伴。

（2）易用的軟件生態(tài)體系

提供通用性的硬件解決方案只是開始。

地平線智能駕駛產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃與Marketing高級總監(jiān)呂鵬

“我們認為當(dāng)前（車用計算平臺）行業(yè)的開發(fā)和交付效率都太低了，給車企帶來很大的開發(fā)難度和交付成本。“地平線智能駕駛產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃與Marketing高級總監(jiān)呂鵬向《電動汽車觀察家》表示，”我們提供的很多軟件是為了幫助客戶更高效的完成開發(fā)和交付，同時能把我們的工具鏈打磨的更加完善，從而為芯片贏得更多客戶?！?/span>

地平線在征程系列之上，打造了包括端到端軟件棧（基于征程5），為高等級自動駕駛應(yīng)用提供高效、安全、易用的軟件開發(fā)平臺；地平線天工開物AI芯片工具鏈，包含模型后量化、量化訓(xùn)練、編譯優(yōu)化和部署三大核心能力，為開發(fā)者提供從模型獲得至應(yīng)用部署的全流程支持；以及艾迪AI開發(fā)平臺，能夠為智能汽車AI開發(fā)者提供數(shù)據(jù)標(biāo)注、訓(xùn)練、優(yōu)化、部署、管理與性能分析等能力。整套基礎(chǔ)設(shè)施，開箱即用，用戶無需從零搭建一套復(fù)雜的自動駕駛跨平臺系統(tǒng)，只需聚焦于核心價值積累。

在效率提升方面，呂鵬舉例道，通過應(yīng)用天工開物，單客平均支持投入減少50%左右，平均算子開發(fā)投入減少30%。

而這些通用硬件和易用的軟件體系則將為地平線和征程5帶來更多的用戶，筑高壁壘，加快自動駕駛芯片行業(yè)的入場倒計時。

黃暢在采 訪結(jié)束時向《電動汽車觀察家》表示，（之所以說）大算力芯片已經(jīng)進入（少數(shù)玩家參與）的決賽階段，是由芯片軟硬件體系成熟度、量產(chǎn)能力和生態(tài)體系三個核心要素決定。

背后是眾多的合作伙伴、多代迭代過程、百萬量級的量產(chǎn)規(guī)模和海量產(chǎn)品吸引的開發(fā)應(yīng)用生態(tài)構(gòu)成。

先發(fā)優(yōu)勢將不斷推高成熟度、量產(chǎn)能力和生態(tài)體系的壁壘，拉開與后來者的距離?！靶峦婕疫M入的挑戰(zhàn)會非常的大?！?/span>

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