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做汽車自動駕駛芯片,具備哪些要素才能突圍?

2021-12-20
來源:電子工程專輯
關鍵詞: 芯片 智能 自動駕駛

  中美貿(mào)易摩擦和芯片荒,客觀上為國內(nèi)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了新的機會。中美貿(mào)易摩擦致國內(nèi)更多行業(yè)的市場參與者意識到,需要構建本土供應鏈;與此同時,缺芯潮又將這樣的趨勢和意識再推了一把。汽車電子大概是其中受到影響最為深遠的領域。

  由于芯片供應商和整車廠中間還隔著Tier 1或其他角色,“6個月前,車企的供應鏈列表里芯片還隔著好幾層。但這6個月來,車廠都直接和芯片廠商接觸,甚至在上海成立專門的辦公室,任務就是保供。這是特別現(xiàn)實的問題。”黑芝麻智能CMO楊宇欣在近期的媒體溝通會上說。這對黑芝麻這樣的芯片供應商而言,構成了重要的市場發(fā)展機遇。

  與此同時,“中國新能源車、智能駕駛發(fā)展比全球快,這就要求符合其技術迭代速度的供應商?!睏钣钚勒f,“這是我們的機會。這波機會,能夠培養(yǎng)出一批中國的車規(guī)芯片廠商。這次機會,是汽車產(chǎn)業(yè)鏈給國內(nèi)車規(guī)芯片廠商開的一個口子。我們認為這個口子的周期不會太長,3-5年的時間?!?/p>

  “一旦新的供應鏈體系成熟,比如一條盡可能采用國產(chǎn)的供應鏈體系形成,這個窗口就關上了。我們要抓住這3、5年的時間周期,將我們的產(chǎn)品做進去?!奔幢阍谶@樣一個難度并不小,也遠未成為競爭紅海的賽道上,機遇似乎也是轉瞬即逝的。黑芝麻借此機會向我們梳理了他們眼中,汽車“自動駕駛計算芯片”的發(fā)展之道。

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  黑芝麻智能CMO楊宇欣

  芯片邊界決定了“戲臺”大小

  黑芝麻對于同類汽車自動駕駛芯片“算力”一詞的理解給我們留下了比較深刻的印象?!叭绻f,我們把自動駕駛當做一臺戲,那么芯片就是舞臺。芯片的邊界決定了舞臺的大小?!睏钣钚勒f,“為什么大家去爭奪大算力,是因為我們不知道這臺戲要唱成什么樣——大家還在不斷探索——所以我們盡可能把舞臺搭得更大。至于唱戲怎么選角、唱什么戲,是大家一起來探討、協(xié)同的?!?/p>

  楊宇欣列舉了PC、手機行業(yè)的例子,提及很多行業(yè)在發(fā)展初期普遍是在堆砌硬件算力的,包括PC發(fā)展前期普遍受到關注的是處理器主頻,智能手機早期則會有很多人在意處理器的核心數(shù)量。“當硬件發(fā)展到一定程度,不會成為軟件性能瓶頸的時候,大家就會把注意力和賣點放在軟件上?!薄艾F(xiàn)在正是智能汽車時代發(fā)展的開始,硬件的角逐非常重要?!?/p>

  “我聽說一件很有意思的事,一些4S店反饋說已經(jīng)有用戶問車是多少T的算力了。雖然這不是多數(shù),但是一個現(xiàn)象?!睆钠鸪鮉obileye芯片不到1TOPS算力,到現(xiàn)如今智己、蔚來的新車型都說要突破1000TOPS,這個硬件理論性能積累的過程是必不可少的,也是實現(xiàn)包括自動駕駛、汽車智能的基礎。

  既然算力這么重要,不妨先看看黑芝麻從2016年公司成立以來,已推出華山系列芯片的特點,以及黑芝麻對于“算力”的理解,和黑芝麻產(chǎn)品的既有優(yōu)勢在哪兒。

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  黑芝麻于2019年推出華山一號A500芯片,去年推出華山二號A1000系列芯片——并稱這是“國內(nèi)首顆自研車規(guī)級核心IP自動駕駛計算芯片”“首個符合車規(guī)、可量產(chǎn)的單芯片支持行泊一體域控制器的國產(chǎn)芯片平臺。這類芯片是近未來汽車電子電氣架構集中化大趨勢的”大腦“所在。此前我們撰文介紹過汽車電子與軟件架構的發(fā)展趨勢,以及軟件定義汽車等對汽車行業(yè)的革新技術,像A1000這樣的”大芯片“也是革新的硬件基礎之一。

  從更具體的產(chǎn)品來看,華山二號A1000系列當前有A1000、A1000L和A1000 Pro,其中A1000 Pro是今年流片成功的。

  黑芝麻智能應用工程副總裁鄧堃博士介紹說,A1000L相比A1000是更偏輕量化的產(chǎn)品。A1000芯片NPU部分的算力是58TOPS(Int8精度),A1000L則為16TOPS,用以滿足不同場景的需求。而”A1000 Pro是我們今年發(fā)布的一款全新的高算力芯片,具有106TOPS Int8算力,未來可用于L3級別以上車輛的一款芯片?!?/p>

  這其中比較值得一提的是,黑芝麻并未將注意力完全放在NPU這樣的AI inference專核上,而更偏重將此類芯片當做一個完整的系統(tǒng)對待。

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  黑芝麻智能應用工程副總裁鄧堃博士

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  像華山A1000這樣一顆完整的SoC,其上的主要IP包含有CPU、GPU、NPU、ISP、DSP,各部分的具體算力如上圖所示。具體規(guī)格本文就不列了。這里比較令人在意的是GPU和DSP分別最大的價值是什么。鄧堃博士解釋道,CPU進行邏輯運算、狀態(tài)交互、系統(tǒng)調(diào)度;GPU當然是做圖形計算,具體”比如車輛360°環(huán)視拼接;還有3D車模、透明車體“,”可以實現(xiàn)6-12萬面的3D模型渲染“;ISP作為圖像處理器,其性能具體為1.5 GigaPixels/s。

  NPU如前所述,是進行AI推理運算的。A1000之上的NPU,單芯片能夠處理多路(15+)攝像頭數(shù)據(jù),”處理10路攝像頭的話,每路大概有5TOPS左右的算力,能夠實現(xiàn)全功能自動駕駛場景的識別。“

  比較值得一提的也在于DSP。A1000的DSP”做數(shù)據(jù)運算,包括數(shù)據(jù)的前處理、后處理;還有可能會有一些定制化的AI模型,是NPU里面沒有考慮到的,就能通過DSP來實現(xiàn)“。所以DSP在此的角色更多是定制化能力體現(xiàn)。

  其中最能體現(xiàn)黑芝麻技術優(yōu)勢的在于ISP和NPU的IP,鄧堃博士強調(diào)這兩者都是黑芝麻自主研發(fā)的。這對圖像感知、處理和計算而言的確是核心優(yōu)勢,且ISP與NPU的pipeline融合也是趨勢。這對黑芝麻而言會是十分有利的技術資產(chǎn)。國內(nèi)似乎還沒有具備這兩個自研IP的其他汽車芯片企業(yè)。

  這也呼應了黑芝麻對于自身DNA解讀中包含成像、互聯(lián)、智能的定位,ISP自然對應于成像;NPU則對應智能;互聯(lián)在于打通云邊端數(shù)據(jù),建立一體化數(shù)據(jù)通路。

  這個賽道難度很大

  ”以前中國做芯片設計的公司,大家都不敢碰汽車。因為難做,而且周期又長?!皸钣钚勒f,”我們自己算過,芯片從開始定義到最終汽車問世要5年。也就是說,這一顆芯片5年內(nèi)都不會產(chǎn)生收入?!啊爆F(xiàn)在市場不錯,大家可以去做了,以前基本都是繞著走的?!?/p>

  即便撇開規(guī)格、算力部分,車載產(chǎn)品天然具備獨有的開發(fā)難度,畢竟汽車在很多情況下都面臨比民用、工業(yè)應用場景更嚴苛的工作環(huán)境。這對車載產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、安全性都提出了更高的要求。加上汽車電子技術,以及汽車聯(lián)網(wǎng)大趨勢的發(fā)展,更多網(wǎng)絡安全相關的挑戰(zhàn)也在出現(xiàn)。

  ”汽車這個行業(yè)和一般電子行業(yè)的節(jié)奏不一樣。芯片拿出來以后,一方面芯片本身要去過認證;而且客戶需要進行比較長時間的測試和驗證,對技術指標、智能指標進行測試和驗證。這個周期至少需要1年的時間?!?/p>

  ”我們的芯片很復雜,車廠以前也沒有用過這樣的芯片。車廠也在學習和了解的過程中?!?/p>

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  這其中比較值得一提的是車規(guī)相關的認證,用楊宇欣的話來說黑芝麻是”真正的持證上崗“?!弊鲕囈?guī)需要3個證,團隊的證、產(chǎn)品的證、流程的證,我們都拿到了?!?/p>

  ”汽車行業(yè)是安全為第一保障的行業(yè)。我們在做芯片的過程中,將相關認證都做到提前部署、及時完成。“ 鄧堃博士說,”早期認證是對團隊人的認證,包括團隊是否具有對應的素質(zhì)和能力去滿足功能安全開發(fā)的流程;第二個ASIL-B認證,是對團隊設計的這款芯片,整個設計原理圖、設計的整個系統(tǒng)是否滿足功能安全要求的認證。

  “今年我們拿到了安全流程認證,流程認證不僅包含設計,也包含從設計到研發(fā),到生產(chǎn)、制造、封測的整個流程——我們滿足ASIL-D,最嚴苛的功能安全認證?!?鄧堃博士在采訪中也提到,“目前主要是以車規(guī)、功能安全認證為主。未來我們會考慮更多的,比如信息安全認證,以及其他一些國家標準認證?!?/p>

  除了芯片,還有算法、數(shù)據(jù)和軟件

  在黑芝麻的預想中,華山系列芯片要覆蓋不同級別的自動駕駛解決方案,賦能場景包括乘用車、商用車、特種車輛,以及車路協(xié)同等相關的組成部分。從單顆A1000L應用L1/L2 ADAS,到A1000 Pro實現(xiàn)L3和L3以上“智駕域控”等…

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  要實現(xiàn)這一點,除了芯片之外,還需其他組成部分。鄧堃博士實則在開篇就提到了黑芝麻“致力于打造完整的平臺”,“芯片、數(shù)據(jù)、算法和軟件工具,是我們認為能夠支撐完整自動駕駛體系的4大支柱。前文談完芯片,后續(xù)就接著說說數(shù)據(jù)、算法和軟件,乃至完整的解決方案。

  算法,是黑芝麻期望讓下游主機廠客戶更快實現(xiàn)功能落地的組成部分。這和現(xiàn)在很多芯片和模組廠商面向開發(fā)者都提供一些基本的方法功能庫是一樣的道理。鄧堃博士提到黑芝麻具備”全棧的算法能力、開放的商業(yè)模式“,比如說人臉識別與檢測、目標識別、車道線識別等。

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  而數(shù)據(jù)在黑芝麻的設想中是要構成閉環(huán)生態(tài)的?!笨蛻魰写罅康臄?shù)據(jù)采集車,比如網(wǎng)聯(lián)車在中國各大城市有幾十上百萬輛車在跑。而像主機廠前裝客戶,也會有未來要面市的量產(chǎn)車,在加裝我們的芯片和算法后具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理能力?!?/p>

  ”數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理可以在邊緣端完成。在邊緣進行的好處是,以實時處理的方式針對特定交通場景進行應用落地,比如高速行車、自動泊車?!?鄧堃博士表示,”識別比如交通標志、車道線等信息。也可以將這些靜態(tài)要素上傳到云端服務器來實時更新地圖?!?/p>

  ”還有一類功能,可以把道路上采集到的數(shù)據(jù),在車端就直接進行標注,上傳到云端進行訓練。最終在云端訓練好的模型,又可以通過OTA形式下發(fā)到車輛,形成數(shù)據(jù)閉環(huán)。這是我們希望達到的一個生態(tài)。“

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  軟件方面的核心在于黑芝麻提出的”軟硬件解耦的全面開放體系“。說白了也就是為客戶提供更高的靈活性。對于A1000這類”大腦“性質(zhì)的芯片而言,需要開放、充分、豐富的生態(tài),才能取得真正的成功,用”開放體系“即為必然。

  ”要讓客戶發(fā)揮創(chuàng)造力,一定要將軟硬件完全解耦。所以在芯片之上,我們的軟件都模塊化以后,仍然可以根據(jù)客戶需求進行自由替換?!皸钣钚辣硎?,”客戶有自己的操作系統(tǒng)、中間件、算法和應用,我們都可以根據(jù)需求做定制。“

  ”我們先研發(fā)一代硬件,采用硬件預埋的方式達到比較高的算力。這個過程可能是1年?!?鄧堃博士說,”軟件算法則可以利用我們的工具鏈,獨立于硬件開發(fā),繼續(xù)采用快速迭代開發(fā)的方式進行。“不僅是基于軟硬件開發(fā)周期差異,也在于商業(yè)模式角度,這種”軟硬件解耦“也是前期能夠占領市場的必然選擇。

  下一個10年,走向全球

  ”黑芝麻“這個名字挺有趣。黑芝麻智能自己對其解釋為”黑“代表黑科技,而”芝麻“不僅是咒語”芝麻開門“的構成,也是一粒種子。其英文名Black Sesame Technologies同樣包含了Black Technology,以及和Sensing發(fā)音相近的Sesame,呼應了公司感知核心技術。而且這個英文名中還隱藏了單詞”BEST“:Best Tech/Best Life是黑芝麻的品牌理念。

  楊宇欣在企業(yè)介紹中花了比較大的篇幅去強調(diào)黑芝麻集結了”20年以上汽車行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗團隊“和”20年以上芯片設計經(jīng)驗的團隊“,”我們既懂汽車也懂芯片“。這一點作為黑芝麻的人才優(yōu)勢,本質(zhì)在于汽車和芯片都是需要長時間積累的領域。據(jù)說黑芝麻從成立之初到現(xiàn)在,”大的戰(zhàn)略方向都沒有做過大調(diào)整“,是瞄準自動駕駛不動搖的。這大概是黑芝麻團隊認定可在這一領域有所斬獲的基礎。

  ”我們現(xiàn)在在國內(nèi)已經(jīng)有大量生態(tài)合作伙伴。國內(nèi)也有很多主機廠已經(jīng)開始和我們展開量產(chǎn)化的合作。相關量產(chǎn)項目也已經(jīng)簽約,預計明年到后年會大批量出貨。“”我們非常有自信,我們是國內(nèi)技術最好的自動駕駛芯片設計公司之一?!?/p>

  在論及黑芝麻未來5年的計劃時,楊宇欣談到汽車需要功能性提升,”作為芯片企業(yè),要通過不斷擴充產(chǎn)品線的方式提高單車的價值量,這是我們接下來很重要的點。我覺得如果我們希望成長為一個立足中國、面向全球的芯片企業(yè),就一定要有豐富的產(chǎn)品線?!?/p>

  應了黑芝麻的口號”用芯片賦能未來“ 和愿景”做智能出行的引領者“,楊宇欣說:”我相信未來10-15年,全球10大車企至少能有5家是中國的。作為黑芝麻,我們希望能夠在智能、新能源這波浪潮下,在中國車企發(fā)展速度快于全球的時候,我們能陪著他們一汽成長?!?”下一個10年,這是我們最期待的變化。“

  責編:Amy Wu




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