大算力自動(dòng)駕駛芯片的“決賽”即將打響。

全球第二個(gè)、中國(guó)首個(gè)，進(jìn)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(yàn)證工作，將于今年4季度正式量產(chǎn)上車(chē)。

“率先鎖定大算力自動(dòng)駕駛芯片'世界杯'決賽席位”。

誰(shuí)進(jìn)了“決賽”？

6月30日，地平線機(jī)器人技術(shù)研發(fā)有限公司（下稱(chēng)地平線）舉行了征程5量產(chǎn)前的技術(shù)溝通會(huì)，會(huì)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(guò)AI算力、安全可靠性、開(kāi)發(fā)環(huán)境、算法驗(yàn)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(dá)與地平線。

先進(jìn)制程芯片作為高技術(shù)門(mén)檻、高技術(shù)密集、高生態(tài)壁壘的行業(yè)，英特爾、英偉達(dá)等諸多“英豪”無(wú)不出自美國(guó)。

一家中國(guó)芯片創(chuàng)業(yè)公司為何能與英偉達(dá)同時(shí)進(jìn)入量產(chǎn)階段？

更重要的，為何隨著英偉達(dá)、地平線開(kāi)始尖峰對(duì)決，剛剛被重視起來(lái)的自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)，似乎正要逐步關(guān)上入場(chǎng)大門(mén)？

01

量產(chǎn)百TOS車(chē)用芯片的技術(shù)門(mén)檻

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

“目前來(lái)看，在提升有效算力的道路是沒(méi)有止境的?！钡仄骄€聯(lián)合創(chuàng)始人&CTO黃暢向《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》表示，目前自動(dòng)/智能駕駛領(lǐng)域行業(yè)的基礎(chǔ)算力需求是：L2級(jí)需10TOPS左右；L2+則需要幾十TOPS；L3需要100TOPS以上；L4需要1000TOPS。

“但我個(gè)人看來(lái)，L2+級(jí)需要百TOPS才比較好。因?yàn)殡S著傳感器的分辨率越來(lái)越高，單位時(shí)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(mǎn)足）L4級(jí)的話，幾千TOPS的需求（就看企業(yè)）有沒(méi)有預(yù)算支撐?！?/span>

這一判斷應(yīng)用到實(shí)務(wù)上也得到了支撐。

小鵬汽車(chē)在P5上憑借算法優(yōu)勢(shì)，在僅僅30TOPS（單片）的英偉達(dá)Xavier平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了城市NGP功能。但小鵬汽車(chē)智能駕駛研發(fā)負(fù)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(shí)現(xiàn)仍受限于芯片算力，在G9上會(huì)更好的落地。

小鵬全新旗艦車(chē)型G9上配備了雙英偉達(dá)Orin芯片。

（1）如何打造大算力AI芯片

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

溝通會(huì)上，地平線展示了最新的測(cè)試結(jié)果：征程5在處理單幀輸入的百萬(wàn)像素大圖時(shí)，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(dá)Orin（地平線基于英偉達(dá)公布性能推測(cè)）。

這對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，意味著在更短時(shí)間里“看到”更多東西。因此，F(xiàn)PS被認(rèn)為是自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下，芯片有效算力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

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(jìn)一步上升?！耙?yàn)檐浖軜?gòu)的改變，征程5的FPS（在同樣的芯片硬件、運(yùn)行算法條件下）從1283提高到了1580?！秉S暢在介紹中表示，這正得益于地平線芯片設(shè)計(jì)所采用的軟硬結(jié)合的方法論。

“以終（級(jí)應(yīng)用場(chǎng)景作）為（軟件開(kāi)發(fā)的起）始”是地平線一直所強(qiáng)調(diào)的方法論。

完全從自動(dòng)駕駛場(chǎng)景出發(fā)，持續(xù)對(duì)標(biāo)自動(dòng)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(jì)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(dòng)駕駛AI芯片量產(chǎn)賽道，與英偉達(dá)同臺(tái)競(jìng)技的根本原因。（欲了解更詳細(xì)的技術(shù)原理，請(qǐng)閱讀《地平線追擊英偉達(dá)》）

（2）量產(chǎn)并非朝夕之功

地平線芯片測(cè)試流程及標(biāo)準(zhǔn)

像所有規(guī)模化一樣，在實(shí)驗(yàn)室里完成“原型”只是第一步，更加艱難的在于面向規(guī)?；尿?yàn)證測(cè)試。

溝通會(huì)上，地平線首次向公眾展示了征程5的測(cè)試流程和部分測(cè)試實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

征程5是國(guó)內(nèi)首顆基于ISO 26262功能安全流程開(kāi)發(fā)的AI芯片，已獲得ISO 26262 ASIL-B功能安全產(chǎn)品認(rèn)證。其經(jīng)過(guò)了pre-silicon（前硅）仿真環(huán)境測(cè)試、流片、post-silicon（后硅）真實(shí)環(huán)境測(cè)試到最后的車(chē)規(guī)級(jí)可靠性測(cè)試，滿(mǎn)足AEC-Q100車(chē)規(guī)可靠性要求。

事實(shí)上，征程2還采用第三方進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。但征程3開(kāi)始，地平線從0-1搭建車(chē)規(guī)AI芯片的專(zhuān)業(yè)測(cè)試團(tuán)隊(duì)，同步建立嚴(yán)密的質(zhì)量管理體系和標(biāo)準(zhǔn)流程，并在征程3量產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量交付。

基于征程2、3兩代車(chē)規(guī)芯片超百萬(wàn)量產(chǎn)出貨的經(jīng)驗(yàn)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(dòng)汽車(chē)觀察家》，征程5的驗(yàn)證測(cè)試時(shí)間有1年之久，整體費(fèi)用在億元級(jí)別。而且滿(mǎn)足主要對(duì)標(biāo)MCU標(biāo)準(zhǔn)的AEC-Q100，對(duì)征程5來(lái)說(shuō)有些部分過(guò)于簡(jiǎn)單，如加溫加壓的測(cè)試時(shí)間要達(dá)上千小時(shí)，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求；有些部分則非常難，如用大算力芯片滿(mǎn)足MCU類(lèi)的整車(chē)集成功率要求。因?yàn)閷?duì)芯片公司而言，功耗下降對(duì)應(yīng)著溫度下降以及可靠性上升；功耗影響著整車(chē)集成設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的工作量與成本。

“真正走向SOP（量產(chǎn)）的過(guò)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(guò)程所積累的經(jīng)驗(yàn)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(chē)企業(yè)在歷代量產(chǎn)車(chē)型中積累的大量knowhow一樣，地平線百萬(wàn)量級(jí)的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，也成為其核心的量產(chǎn)技術(shù)壁壘。

02

昂貴且“卷”的自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)

技術(shù)，只是自動(dòng)駕駛芯片入場(chǎng)的基礎(chǔ)門(mén)檻。先進(jìn)制程的自動(dòng)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(dá)的Orin為例。Orin采用臺(tái)積電的7nm工藝，單顆報(bào)價(jià)320美元。半導(dǎo)體技術(shù)研究機(jī)構(gòu)Semiengingeering統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，開(kāi)發(fā)7nm節(jié)點(diǎn)芯片投入約為2.97億美元。這意味著，要攤平其研發(fā)費(fèi)用，至少需要銷(xiāo)售928125顆芯片。以目前主流方案每輛車(chē)搭載兩顆Orin計(jì)算，則需要近47萬(wàn)輛新車(chē)，還不算臺(tái)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(jí)自動(dòng)/智能駕駛車(chē)型，在接受度最高的中國(guó)滲透率才僅僅23.2%（IDC數(shù)據(jù)），即全年485萬(wàn)輛（按照2019年中國(guó)乘用車(chē)2092萬(wàn)輛銷(xiāo)量計(jì)算）。

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

地平線則更快。雖然Q4才量產(chǎn)上車(chē)128TOPS的征程5，但按照地平線最新的計(jì)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(chǎng)有限且“卷”，要求已經(jīng)進(jìn)場(chǎng)的玩家迅速實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。

03

實(shí)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(shí)現(xiàn)規(guī)模化？

地平線選擇采用極致開(kāi)放的方式，與定位為T(mén)ier2，與硬件和軟件合作伙伴一道，開(kāi)發(fā)量產(chǎn)級(jí)的硬件和算法，為主機(jī)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(dòng)汽車(chē)觀察家》了解到，目前自動(dòng)/智能駕駛的主要感知方案和算法在業(yè)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始趨同。

在感知方案中，車(chē)外11路攝像頭的數(shù)目、車(chē)身布局，以及毫米波雷達(dá)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(jué)感知算法業(yè)內(nèi)在近一年以來(lái)，紛紛采用BEV架構(gòu)。

BEVFormer是基于Transformer和時(shí)序模型在鳥(niǎo)瞰圖視角下優(yōu)化特征的環(huán)視物體檢測(cè)方案，適用多視角攝像頭的3D目標(biāo)檢測(cè)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(kāi)始趨同時(shí)，適用于不同車(chē)企的通用性自動(dòng)駕駛硬件解決方案就有了落地的前提。

Matrix 5系列量產(chǎn)級(jí)計(jì)算平臺(tái)

地平線基于征程5打造Matrix 5系列量產(chǎn)級(jí)計(jì)算平臺(tái)參考設(shè)計(jì)。通過(guò)不同芯片配置方案，Matrix 5能夠提供最高512 TOPS的強(qiáng)勁AI算力，滿(mǎn)足ADAS、自動(dòng)駕駛、智能座艙等全場(chǎng)景整車(chē)智能應(yīng)用需求。

基于Matrix 5標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案，地平線能夠?yàn)楹献骰锇樘峁╈`活可拓展的域控參考設(shè)計(jì)及預(yù)驗(yàn)證的攝像頭模組套件選型，同時(shí)支持無(wú)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(kāi)發(fā)適配和應(yīng)用部署的成本。

目前，已有包括大陸集團(tuán)、東軟睿馳、立訊集團(tuán)、聯(lián)成開(kāi)拓在內(nèi)的超過(guò)10家企業(yè)聯(lián)手地平線，推出基于Matrix 5參考設(shè)計(jì)的域控產(chǎn)品。此外，映馳科技、金脈與天準(zhǔn)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(kāi)發(fā)平臺(tái)、解決方案等產(chǎn)品，為整機(jī)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(kāi)始。

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

“我們認(rèn)為當(dāng)前（車(chē)用計(jì)算平臺(tái)）行業(yè)的開(kāi)發(fā)和交付效率都太低了，給車(chē)企帶來(lái)很大的開(kāi)發(fā)難度和交付成本?！暗仄骄€智能駕駛產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃與Marketing高級(jí)總監(jiān)呂鵬向《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》表示，”我們提供的很多軟件是為了幫助客戶(hù)更高效的完成開(kāi)發(fā)和交付，同時(shí)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(hù)。“

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(jí)自動(dòng)駕駛應(yīng)用提供高效、安全、易用的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)；地平線天工開(kāi)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(kāi)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(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠?yàn)橹悄芷?chē)AI開(kāi)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(kāi)箱即用，用戶(hù)無(wú)需從零搭建一套復(fù)雜的自動(dòng)駕駛跨平臺(tái)系統(tǒng)，只需聚焦于核心價(jià)值積累。

在效率提升方面，呂鵬舉例道，通過(guò)應(yīng)用天工開(kāi)物，單客平均支持投入減少50%左右，平均算子開(kāi)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(lái)更多的用戶(hù)，筑高壁壘，加快自動(dòng)駕駛芯片行業(yè)的入場(chǎng)倒計(jì)時(shí)。

黃暢在采 訪結(jié)束時(shí)向《電動(dòng)汽車(chē)觀察家》表示，（之所以說(shuō)）大算力芯片已經(jīng)進(jìn)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(gè)核心要素決定。

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

先發(fā)優(yōu)勢(shì)將不斷推高成熟度、量產(chǎn)能力和生態(tài)體系的壁壘，拉開(kāi)與后來(lái)者的距離。“新玩家進(jìn)入的挑戰(zhàn)會(huì)非常的大?！?/span>

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