大算力芯片量产之战

大算力芯片量产之战 字体： 小 中 大 分享到： 大算力芯片量产之战 2022-02-16 08:19:14 来源：中国电子报

有人说，2022年将是全球自动驾驶大计算能力芯片的量产之年(单个芯片的计算能力超过100TOPS，1TOPS意味着处理器每秒可以进行1万亿次计算)，围绕大计算能力芯片的竞争将异常热闹。因为今年英伟达自动驾驶芯片Orin会量产，高通骁龙Ride也会量产，中国创业公司的大计算能力芯片也会量产。

在不久前举行的黑芝麻智能五周年沟通会上，黑芝麻智能CMO杨雨欣透露，黑芝麻计算力芯片将于今年在公交车上量产，正式加入全球自动驾驶计算力芯片量产之战。同一天，中国另一家汽车芯片公司——新驰科技的陈也宣布，新驰科技将在今年第四季度推出200TOPS汽车级处理器。另外地平线，寒武纪，华为等。都已经公布了大计算力芯片的计划，多方角力下的大计算力汽车芯片市场会越来越有看点，火药味会越来越浓。

核心的下一个战场是大计算芯片。

目前，汽车芯片市场是半导体市场中最耀眼的部分。Gartner数据显示，2022年全球汽车半导体市场规模将达到651亿美元，占全球半导体市场的12%，是半导体细分市场中增长最快的部分。

在汽车芯片中，自动驾驶芯片是引人注目的焦点，因为自动驾驶的竞争其实就是计算能力的竞争。此前，黑芝麻智能创始人山张继曾在接受媒体采访时表示，汽车正不断从L1、L2向L3、L4、L5挺进。从某种意义上说，是计算能力的比拼，每上一步都意味着对计算能力的更高需求。

寒武纪星哥CEO王平也表示，随着智能驾驶的发展迭代，对计算能力的需求呈几何级数剧增，大计算能力和开放性成为智能驾驶主控芯片的两大趋势。领先的车企开始统一部署车、云、边缘、终端的协同计算能力，从而建立高效的智能驾驶运营和迭代体系。

杨雨欣给出了一组数据:2014-2016年特斯拉Model的计算能力为0.256TOPS，2017年蔚来ES8为2.5TOPS，2019年特斯拉Model3为144TOPS，2021年智极L71070TOPS，2022年蔚来ET7为1016 TOPS。这组数据进一步印证了一个事实，智能驾驶每前进一小步，都需要计算前进一大步。

然而，目前的自动驾驶芯片无法满足车企快速增长的计算能力需求。最近还出现了主机厂邀请的自动驾驶芯片公司，“甲方”和“乙方”之间的态度发生了微妙的变化。

根据预测，2022-2023年，计算能力超过100TOPS的芯片将实现量产和加载。2025年，500TOPS芯片量产并加载。2030年，超1000TOPS计算能力的芯片开始普及。

新驰科技自动驾驶负责人沈涛给出了同样的判断:“我们认为2023年将是L3自动驾驶芯片的量产时代，2025年将是L4规模研发的时代。”

因此，不断推高自动驾驶芯片的计算能力成为汽车芯片公司追逐的珠穆朗玛峰。

计算车芯强度的难度

既然自动驾驶计算芯片是“车芯”竞赛的珠穆朗玛峰，那你在设计定义芯片的时候把参数设高一点，不就能跑在时间和对手的前面了吗？

其实没那么容易，因为摆在自动驾驶大计算芯片面前的是一系列挑战。

王平透露，具有强大计算能力的智能驱动芯片面临四大挑战。第一，芯片系统架构的挑战。200TOPS以上的芯片对内存访问要求非常高，需要支持更高的带宽，这大大提高了系统架构设计的复杂度。二是通用AI软件栈的挑战。目前智能驾驶的算法还在不断进化的过程中，激光点云算法和多传感器融合算法也在快速迭代中，所以千变万化的算法需要OTA以通用的硬件架构和软件栈来支持算法的不断升级。这是三尺寸芯片工程的挑战。大功率芯片的尺寸非常大，在封装、供电和热管理、成本控制、良率等方面都有严峻的挑战。第四，先进技术平台的挑战。大功率芯片需要7nm甚至5nm的先进工艺，只有先进的工艺才能实现更高的集成度和更低的能耗。

“汽车芯片之所以难做，除了计算能力的比拼，还需要处理各种数据，感知各种系统，涉及激光雷达、超声波雷达、毫米波雷达、摄像头等各种操作。芯片的参数非常复杂。除了汽车本身的功能安全，还需要把整个系统中的路径规划、决策、控制算法都放在芯片上，所以CPU、传感器融合、路径规划算法等。单注说。

汽车级汽车芯片与消费电子芯片有很大不同。新驰科技创始人兼CEO邱宇静此前表示，与消费级芯片注重性能和计算能力、迭代速度快不同，汽车芯片生命周期长，关系到人的生命安全，其安全性、可靠性和耐用性更为重要。

杨新宇认为，自动驾驶芯片有两个难点需要突破:第一是芯片核心的计算能力需要突破。这不是TOPS的计算能力，而是芯片的CPU计算能力。TOPS计算能力用于加速深度神经网络。如何给终端领域性能要求最高的车带来强大的性能，是一个难点。第二个方面是在实现如此复杂的功能和强大的性能的前提下，如何满足车辆法规标准。“在定义芯片的时候，一定要考虑5~10年后的功能需求，因为5年后芯片可能会上公交车，供货周期可能需要5~10年。”杨新宇说。

因为困难，所以有机会，因为智能汽车时代才刚刚开始。无论是汽车芯片企业还是计算芯片企业，大家都在同一起跑线上。“就像PC和互联网时代诞生了英特尔，移动互联网时代诞生了高通，智能汽车时代也有机会诞生新的芯片巨头。”邱玉静认为。

国际巨头抢占量产头把交椅。

正是因为智能汽车对计算的需求如此高歌猛进，传统汽车芯片和计算芯片公司都在同一起跑线上，所以越来越多的芯片巨头加入了自动驾驶芯片的市场。2022年，自动驾驶大计算芯片市场的关键词是“公交车上量产”。

中国汽车工程学会发布的《2022中国汽车技术趋势报告》预测，2022年中国汽车市场的重要趋势之一将是大计算能力芯片的量产和加载。中国汽车工程学会副秘书长侯曾在中国汽车工程学会2021年年会上表示，目前自主车规芯片已形成ADAS/智能驾驶舱等功能的批量应用，大计算能力车规芯片(单芯片计算能力100TOPS以上)正在测试中。作为高度自动驾驶汽车“大脑”的核心部件，100TOPS(处理器计算能力单位)以上的车规级计算芯片将于2022年量产并加载。

英特尔旗下的Mobileye是一家“老牌”高级驾驶辅助芯片公司。目前其驱动辅助芯片出货量已经超过1亿片。在不久前的2022CES上，Mobileye宣布推出专为自动驾驶设计的EyeQ Ultra系统集成芯片。EyeQUltra的计算能力为176TOPS，预计2023年底供货，2025年全面实现整车级量产。

与此同时，美国另一家汽车芯片公司安霸也在CES上宣布推出搭载AI域控制器芯片的CV3系列汽车用SoC，采用5nm工艺，16个Arm Cortex-A78AE CPU内核，单芯片AI运算能力达到500 etops(“etops”中的e指“等效”，即计算能力相当)。预计今年上半年为开发者提供评测样片。

无论是Mobileye计划的176TOPS，还是安巴的算法500 eTOPS的等效计算能力，无论他们描述得多么好，量产上市都还需要一段时间。比Mobileye和Anba起得更早的Nvidia和高通，经过几年的努力，将于今年进入量产。

通过多年为汽车提供调制解调器芯片和智能驾驶舱芯片的经验，高通在两年前推出了骁龙Ride自动驾驶解决方案，可以为L1/L2、L2+/L3、L4等不同的自动驾驶系统提供从10TOPS到超过700TOPS的计算能力。目前，基于SnapdragonRide的面向L2+到L4级别的SoC和加速器芯片已经出样，预计将于2022年安装在长城和通用汽车的量产车型上。

英伟达四年投资数十亿美元的自动驾驶芯片Orin SoC也将于今年量产。Orin系列芯片可以实现254TOPS的计算性能，可以为自动驾驶功能、置信度视图、数字集群、车载信息娱乐以及乘客与AI的交互提供计算支持。搭载Orin的车型可以通过OTA软件更新，不断升级车辆全生命周期的自动驾驶能力。据英伟达透露，蔚来、智机、沃尔沃等多个品牌使用的Orin芯片将在今年量产。

是骡子还是马。让我们来看看它的量产情况。任何人都可以画蓝图，但是从蓝图到流片，到上市再到量产，中间会不会跳票或者延迟，有很多不确定性。

今年，英伟达和高通的大计算芯片(100TOPS以上)将在公交车上量产，这意味着在大计算芯片的第一轮竞争中，至少两家公司在时间抢占方面已经取得了胜利。

下一场比赛还有迟到者吗？事实上，除了第一轮，英伟达也为其后续发展埋下了“护城河”。在2021年的GTC大会上，英伟达公布了下一代自动驾驶SoC Atlan芯片计划，单颗计算能力达到1000TOPS，比上一代Orin芯片提升近4倍。2023年向开发者提供样片，2025年量产并加载。这样看来，无论是目前还是未来，英伟达似乎都处于一个没有对手的位置。

国产车核都在比拼大计算能力。

在国际市场上，高通、英伟达和Mobileye竞争非常激烈。同时，在中国市场，几家汽车芯片公司，包括华为、黑芝麻智能、地平线、寒武纪、新驰科技等。，也在步步紧逼，自动驾驶大计算力芯片的市场越来越激烈。因为未来两到三年将是自动驾驶芯片量产的关键节点，而去年和今年将是高计算能力的自动驾驶芯片拿到项目定点的关键时刻。

2021年是中国汽车计算芯片的“曝光年”。在2021上海车展上，黑芝麻智能发布了“华山二号”A1000Pro芯片，其中DynamAINN神经网络处理器的计算能力为106TOPS(INT8)或196TOPS(INT4)。2021年7月，地平线发布了全车智能中央计算芯片——地平线征途5，单芯片最大计算能力128TOPS。在2021世界人工智能大会上，寒武纪CEO陈披露了正在研发的星哥车载智能芯片的数据:超200 TOPSI性能、7nm工艺、整车法规水平。因为众所周知的原因，华为并没有刻意提及芯片能力。在去年的上海车展上，华为展示了智能汽车的全栈能力，并推出了多款自动驾驶计算平台MDC，可搭配多种传感器，适用于更多车型。

华为没有刻意提到单个汽车芯片的参数。寒武纪大计算芯片没有给出上市时间表。新驰科技的自动驾驶大计算芯片于今年第四季度发布。目前只有黑芝麻智能和地平线的大计算芯片有望在今年量产上市。基于这种市场状态，黑芝麻智能与地平线的口水战此起彼伏空。

在黑芝麻看来，地平线是一家算法芯片公司，强调算法。杨新宇曾经说过，决定自动驾驶能力的，其实是综合能力的体现，不仅需要算法、操作系统，还需要芯片。但从技术源头来说，推动自动驾驶发展的一定是芯片。“所有电子行业的发展都是从硬件开始的，因为芯片决定了整个自动驾驶性能和功能的边界。如果一个东西硬件支持不了，软件也实现不了。这是技术的规律。”杨雨欣说，“目前只有英伟达和高通能为自动驾驶提供大计算能力芯片，而黑芝麻是全球第一阵营。”

研究ai算法的地平线创始人兼CEO余凯认为，计算能力并不代表汽车智能芯片的“真实性能”，芯片计算效率也需要关注。就像对于一辆车来说，马力并不像百公里加速时间那样真实的反映整车动力的表现。计算能力并不能反映汽车智能芯片的实际性能，但每秒帧频图的准确识别才是更真实的性能指标。“在算法驱动的AI芯片设计软硬结合的趋势下，新一代汽车智能芯片的领导者将是世界级的AI算法公司。”余凯说。

关于算法、数据、软件，黑芝麻智能也不示弱。黑芝麻智能应用工程副总裁邓昆表示，黑芝麻智能构建了丰富的算法模型，打造了资深的技术团队和专业的R&D系统，推出了拥有50多种ai参考模型库转换用例的山海人工智能开发平台，为客户降低了算法开发门槛；可以实现QAT和训练后量化的综合优化，保证算法模型的准确性；支持动态异构多核任务分配，还支持客户自定义操作符的开发，完善的工具链开发套件和应用支持，可以帮助客户快速移植模型，部署集成流程。在数据方面，黑芝麻智能可以为客户提供以数据安全为导向的闭环系统，保证数据的安全性和可控性。软件方面，目前黑芝麻智能已经能够为客户提供从开发到量产全解耦的软硬件解决方案。

黑芝麻智能暗中与地平线竞争很正常，大家都想成为大计算芯片量产的“一哥”。据业内人士透露，地平线征途5今年将首先搭载在哪款车上。除此之外，上汽和蓝兔汽车也是意向客户，黑芝麻首款大计算芯片的量产也将是国内自主品牌，但客户名称并未透露。

自动驾驶大计算芯片的竞争大幕刚刚拉开。究竟是“算法派”更有优势，还是强调硬核能力的“芯片派”更能赢得用户，现在市场和用户都没有做出选择，因为大家都还没有量产。目前汽车大计算力芯片的玩家各有各的招数。事实上，英伟达四年前就做了汽车用大计算能力芯片，高通两年前就做了，而“老牌”驾驶辅助芯片厂商Mobileye的大计算能力芯片要到明年才能出来。这样看来，似乎无论是成立五年的黑芝麻，成立六年的地平线，寒武纪，还是成立三年的新驰科技，都在机会的窗口期。目前看地平线和黑芝麻会率先完成第一棒。

未来谁能做到“更快更高更强”，谁的道路就更好，每个公司都有每个基因，每个公司都有每个优势。不过有一点可以肯定，打造高水平的自动驾驶大功率芯片是一个跨界的集成，既要懂车，又要懂计算。无论是传统的计算芯片公司还是传统的汽车芯片公司，都需要补齐短板，所以现在大家都不是彼此的“敌人”，真正的敌人是自己——能否做出满足用户需求的大功率芯片，是否技术过硬，能否赢得生态和用户的选择，能否在这场与智能汽车行业同步迭代的大进化中赢得“朋友圈”，我们期待“小巨人”能在中国创新型企业中成长。(供稿:李佳石)

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