全自動(dòng)駕駛時(shí)代,計(jì)算機(jī)算力面臨的挑戰(zhàn)

“自動(dòng)駕駛級(jí)別每升高一級(jí)，對(duì)計(jì)算力的需求至少增加十倍，”Imagination汽車市場(chǎng)總監(jiān)Bryce Johnstone表示，“第五級(jí)全自動(dòng)駕駛，可能需要每秒500萬(wàn)億次（TOPS）以上計(jì)算力?！?/p>

傳統(tǒng)汽車更多強(qiáng)調(diào)的是控制，而非計(jì)算。而在分布式開發(fā)理念主導(dǎo)之下，工程師決定增加功能時(shí)往往新增一顆微控制器（MCU），而不是采用更復(fù)雜的處理器。所以采用MCU數(shù)量的多少一度成為車輛豪華程度的標(biāo)志，以至于有市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，車載MCU數(shù)量將不斷增加，未來(lái)甚至可以達(dá)到平均每車200顆以上。

但這種趨勢(shì)已經(jīng)有所變化。

一方面，由于自動(dòng)駕駛技術(shù)的引入，計(jì)算力需求急劇增加。自動(dòng)駕駛需要實(shí)時(shí)采集海量傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行極速處理，根據(jù)采集到的傳感器數(shù)據(jù)做出合理決策，并實(shí)時(shí)將決策發(fā)送至執(zhí)行部件。從傳感器數(shù)量來(lái)看，二級(jí)自動(dòng)駕駛通常需要3顆以上雷達(dá)，以及至少一顆攝像頭；而五級(jí)自動(dòng)駕駛，至少需要10顆雷達(dá)、8顆攝像頭，以及一顆激光雷達(dá)。這還沒有計(jì)算超聲波傳感器及車內(nèi)攝像頭。

英特爾推算，全自動(dòng)駕駛時(shí)代，每輛汽車每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)4000GB。

“自動(dòng)駕駛級(jí)別每升高一級(jí)，對(duì)計(jì)算力的需求至少增加十倍，”Imagination汽車市場(chǎng)總監(jiān)Bryce Johnstone表示，“第五級(jí)全自動(dòng)駕駛，可能需要每秒500萬(wàn)億次（TOPS）以上計(jì)算力?！?/p>

另一方面，由于行車電腦概念引入，集中式開發(fā)理念在汽車業(yè)又重新受到重視。這意味著用更復(fù)雜的處理器替代多個(gè)MCU的選擇逐漸被汽車開發(fā)人員所接受，這同樣帶來(lái)單芯片復(fù)雜度的提升。英偉達(dá)（Nvidia）和英特爾（包括其收購(gòu)的Mobileye）的解決方案是集中式開發(fā)理念的體現(xiàn)。一些車載芯片初創(chuàng)公司也是集中式計(jì)算陣營(yíng)擁護(hù)者。

當(dāng)然不同的集中式處理架構(gòu)成本不一樣，英偉達(dá)和英特爾的方案全包全攬，價(jià)格不菲，一套芯片往往上千美元；初創(chuàng)公司可以借助IP授權(quán)，從局部功能的域控制器著手，一套芯片也許只有幾十美元。

非自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的技術(shù)演進(jìn)也對(duì)計(jì)算力提出了要求。以車載儀表為例，虛擬數(shù)字儀表正在快速替代傳統(tǒng)機(jī)械式儀表，而車載屏幕尺寸越做越大，分辨率越來(lái)越高，“2K屏幕已經(jīng)出現(xiàn)，4K甚至8K+也已經(jīng)在規(guī)劃中?！盉ryce Johnstone表示，車載顯示、語(yǔ)音識(shí)別和手勢(shì)操縱等功能日趨復(fù)雜，這些都對(duì)背后支持芯片的算力提出了更多要求。

Bryce Johnstone在2019上海世界移動(dòng)大會(huì)分論壇演講

面對(duì)新生勢(shì)力咄咄逼人的態(tài)勢(shì)，部分傳統(tǒng)車載半導(dǎo)體廠商也在努力改變自己以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展。

Byrce Johnstone告訴探索科技（techsugar），包括瑞薩、德州儀器、索喜（Socionext）在內(nèi)的傳統(tǒng)車載半導(dǎo)體廠商，以及電裝（DENSO）這樣的一級(jí)供應(yīng)商，都與Imagination有合作。這些廠商獲得了Imagination的PowerVR圖像處理器（PowerVR GPU）IP授權(quán)，或PowerVR神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（PowerVR NNA）IP授權(quán)。當(dāng)然，很多廠商都取得了PowerVR GPU與PowerVR NNA兩個(gè)產(chǎn)品線的授權(quán)，以更全面地滿足汽車業(yè)對(duì)算力增長(zhǎng)的需求。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速引擎對(duì)車載數(shù)據(jù)的處理加速效果明顯，據(jù)Bryce Johnstone介紹，帶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速引擎的GPU，在相對(duì)非常低的功耗下，計(jì)算速度可以比當(dāng)前主流高階嵌入式多核車載處理器快20倍。

初創(chuàng)企業(yè)往往對(duì)于新技術(shù)接受度更高，Bryce Johnstone也絲毫不掩飾對(duì)初創(chuàng)公司在半導(dǎo)體IP需求方面的期待。在采訪中，他不止一次向筆者詢問(wèn)中國(guó)芯片初創(chuàng)公司的發(fā)展概況。

“很多中國(guó)初創(chuàng)公司對(duì)與Imagination合作抱有積極態(tài)度，我們也非?？春眠@些初創(chuàng)公司，這些公司將來(lái)會(huì)成為車載市場(chǎng)的新興力量，”Bryce Johnstone對(duì)探索科技表示，傳統(tǒng)車載處理器計(jì)算力不高、功能單一、升級(jí)困難，而部分傳統(tǒng)廠商開發(fā)流程冗繁，時(shí)間周期過(guò)長(zhǎng)，如果不采用更先進(jìn)的開發(fā)方法，很可能在時(shí)代巨變中落伍，“可以預(yù)期，部分傳統(tǒng)車載芯片廠商將敗得很慘?！?/p>