黑芝麻發(fā)布華山二號芯片，可支持L3級自動駕駛

6月15日消息，國內(nèi)自動駕駛芯片公司黑芝麻今天發(fā)布了旗下第二款產(chǎn)品——華山二號芯片。

該芯片是黑芝麻創(chuàng)業(yè)四年來的最重磅產(chǎn)品，單芯片AI算力最高可達70TOPS（A1000）。由兩顆華山二號組成的域控制器，最高可實現(xiàn)140TOPS的AI算力，功耗25W，可支持L3級自動駕駛。

▲黑芝麻華山二號（A1000）芯片

作為對比，目前量產(chǎn)車中最強自動駕駛芯片——特斯拉FSD芯片單顆為72TOPS。兩顆特斯拉FSD芯片構(gòu)成的域控制器（HW3.0），算力為144TOPS，功耗72W。

很明顯，黑芝麻華山二號實現(xiàn)了接近特斯拉FSD芯片的算力，但是能耗卻只是特斯拉差不多三分之一，同時成本也比特斯拉更低。

從數(shù)據(jù)上來看，華山二號毫無疑問是國內(nèi)最強自動駕駛芯片，性能已逼近特斯拉FSD芯片，同時還擁有明顯的功耗和成本優(yōu)勢。

那么問題來了，作為一家創(chuàng)業(yè)公司，黑芝麻的華山二號芯片究竟是如何實現(xiàn)這種炸裂性能的？華山二號芯片的問世，又將給風(fēng)起云涌的自動駕駛市場帶來怎樣的改變呢？

帶著這些疑問，車東西也與硅谷芯片老炮——黑芝麻CEO單記章進行了長達兩個小時的對話，找到了問題的答案。

一、豪華芯片團隊推王牌產(chǎn)品 性能叫板特斯拉

今天晚上，芯片創(chuàng)企黑芝麻舉行線上發(fā)布會，推出了旗下的第二款產(chǎn)品，也是創(chuàng)業(yè)四年來的最重磅產(chǎn)品——華山二號自動駕駛芯片，包括A1000和A1000 Lite兩個版本。

其中單顆A1000最高可實現(xiàn)70 TOPS的AI算力，功耗在8W以內(nèi)。通過不同的組合，A1000可以支持從L0到L4的多種自動駕駛系統(tǒng)。

由單顆A1000組成的控制器，可以支持L2+級自動駕駛，2顆、4顆并聯(lián)，則分別可以實現(xiàn)140 TOPS和280 TOPS的算力，用來支持L3，甚至是限定場景的簡單的L4級自動駕駛系統(tǒng)。

▲基于A1000可組成不同的計算平臺

目前量產(chǎn)車中最強的自動駕駛芯片為特斯拉的FSD芯片，單顆算力為72 TOPS，略高于A1000。兩顆FSD芯片組成了特斯拉3.0版的自動駕駛控制器（HW3.0），總算力144 TOPS，功耗為72W。

做個對比，兩顆黑芝麻A1000組成的L3級自動駕駛控制器算力為140 TOPS，功耗25W，能效比為5.6 TOPS/W。特斯拉FSD控制器為2 TOPS/W，英偉達Xavier單芯片則為1 TOPS/W（控制器功耗略大，能效比更低）。

這樣的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，不僅讓A1000成了國內(nèi)目前最強的自動駕駛芯片，并且還有實力叫板特斯拉FSD芯片。

那么到底是怎樣一個團隊，打造出了參數(shù)這么優(yōu)秀的一個自動駕駛芯片呢？

答案是一支芯片老炮+車企老將組成的創(chuàng)業(yè)團隊。

黑芝麻CEO單記章此前是全球視覺芯片領(lǐng)軍企業(yè)OmniVision創(chuàng)始團隊成員，在硅谷芯片行業(yè)打拼了20多年，在圖像處理芯片和軟件算法上具有豐富的經(jīng)驗和技術(shù)積累。

CTO齊崢是英特爾奔騰二代芯片主要設(shè)計成員、CSO曾代兵是中興微電子總工程師，COO劉衛(wèi)紅則曾是博世中國ADAS主力部門——底盤與控制系統(tǒng)事業(yè)部的中國區(qū)總裁。

正是這樣一支豪華創(chuàng)業(yè)團隊，也讓其在成立之初就迅速獲得了資本的青睞。

2017年，蔚來、芯動能等資方向其投資了近億元。2019年4月，黑芝麻又獲得了上汽、SK中國、招商局等機構(gòu)的B輪投資。

蔚來和上汽分別是國內(nèi)最強的新造車和傳統(tǒng)車企，芯動能背后是國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金和屏幕巨頭京東方，SK則是韓國電信巨頭。

黑芝麻的股東背景同樣豪華，尤其是蔚來和上汽的入局，也讓華山二號芯片的量產(chǎn)落地充滿了看點。

二、如何做到高算力？自研AI加速器和ISP是關(guān)鍵

自動駕駛系統(tǒng)非常依賴神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對芯片的AI算力要求極高。

各大芯片玩家們則紛紛推出了整合有CPU、GPU、ISP、DSP等多個處理器的SoC芯片來予以對應(yīng)——黑芝麻的華山二號芯片就是一顆整合了20多個核心的SoC。

在SoC內(nèi)部，不同芯片企業(yè)也選擇了不同的技術(shù)路徑。

比如英偉達Xavier內(nèi)部使用了自家極強的GPU來增強AI算力，賽靈思的MPSoC內(nèi)部則整合了自己擅長的FPGA，特斯拉FSD芯片則靠自研的NPU加速。

在單記章看來，GPU加速確實性能很強，但問題是GPU相比專用的AI加速器還是太通用了，它可以適配各類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個優(yōu)勢，但問題是功耗大成本高。

FPGA的優(yōu)點是硬件可編程，可以適配不同算法。但是對車企和Tier1的軟件工程師來說，還需要掌握硬件編程語言，用起來太復(fù)雜。

最終，黑芝麻選擇了跟特斯拉一樣的NPU路線，在SoC里面集成了一個名為DynamAI NN引擎的NPU來進行AI加速。

這個NPU內(nèi)部最多可搭載4個3D卷積MAC陣列、1個2D GEMM陣列，以及1個EDP運算單元和5個DSP，支持4/8/16位多種運算精度，工作頻率為1.2GHz。

這么多的計算單元，既保證了大算力，同時又能夠適配不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并進行壓縮和稀疏性加速，從而讓A1000最高可以實現(xiàn)70 TOPS的AI算力，以及超過80%的硬件利用率。

▲A1000芯片的AI加速引擎

自動駕駛系統(tǒng)對攝像頭的依賴極強，視頻畫面又是進行AI計算的基礎(chǔ)。對于一款自動駕駛芯片來說，能夠?qū)D像進行優(yōu)質(zhì)的前端處理至關(guān)重要。

這方面，基于單記章等核心成員在圖像處理芯片領(lǐng)域的積累，黑芝麻在A1000這顆SoC內(nèi)還集成了自研的高性能ISP，以保證讓汽車看的更清。

單記章告訴車東西，得益于高性能ISP，A1000可以最多接入12路高清攝像頭的畫面，（最高甚至可以達到4K分辨率）。再加上高達30Gbps的高帶寬，讓其可以每秒處理12億像素。

此外，A1000還支持HDR處理，通過講長曝光和短曝光的圖像進行擬合，來讓汽車在黑暗、逆光等不利環(huán)境下也能看的清楚。

▲A1000支持HDR技術(shù)

一款自動駕駛芯片想要大規(guī)模量產(chǎn)，高算力只是第一步，適配性、安全性和經(jīng)濟性也是重要指標。

單記章介紹稱，A1000不僅支持毫米波雷達、超聲波雷達、攝像頭、IMU、GPS等常見傳感器，并且還可接入高等級自動駕駛常用的激光雷達、V2X等數(shù)據(jù)。

該芯片從研發(fā)之初就嚴格遵循了車規(guī)標準，滿足AEC-Q100 G2、ISO26262 ASIL-B的要求。

在A1000內(nèi)部，專門部署了一個安全核心，在其他核心失效時來保證基礎(chǔ)功能。同時在實現(xiàn)L3及以上級別自動駕駛時候，多顆A1000芯片互為冗余，則可以達到ASIL D級認證。

經(jīng)濟性上，A1000選擇了目前汽車芯片主流的16nm工藝，并通過巧妙的設(shè)計，將SoC封裝尺寸降低至90平方毫米。

作為對比，特斯拉采用的是三星14nm工藝，尺寸為260平方毫米。英特爾家Mobileye的最新產(chǎn)品EyeQ5則采用了7nm工藝。

較成熟的工藝以及較小的封裝面積，讓A1000擁有了不錯的成本優(yōu)勢。再加上強大的AI算力、較低的功耗和廣泛的傳感器適配性，讓這款芯片真正具備了大規(guī)模前裝量產(chǎn)的潛力。

三、自動駕駛產(chǎn)業(yè)迎來中國芯 將加速L2/L3量產(chǎn)

從谷歌2009年成立自動駕駛團隊開始計算，自動駕駛產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了10個年頭。

雖然研發(fā)進程依然熱火朝天，但業(yè)界目前對L4級以上高等級自動駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)落地則較為悲觀——L4級無人車仍然需要安全員隨時監(jiān)督，自動駕駛系統(tǒng)僅能在簡單環(huán)境行駛，真正規(guī)?；渴疬b遙無期。

不過好消息是L1/L2級自動駕駛已經(jīng)迎來爆發(fā)期——甚至成了新車標配功能。而L3級自動駕駛，也到了量產(chǎn)前夜。

博世底盤控制系統(tǒng)中國區(qū)駕駛員輔助業(yè)務(wù)單元副總裁蔣京芳此前表示，僅2019年，就至少有40款新車搭載了博世的L2級自動駕駛，呈現(xiàn)出井噴的態(tài)勢。

▲A1000開發(fā)板

到了2020年，廣汽、長安等自主車企又加速了L3級自動駕駛技術(shù)的量產(chǎn)進程，先后進行了L3級自動駕駛技術(shù)的演示，并發(fā)布了支持L3級自動駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)車型。

L1~L3級自動駕駛技術(shù)火熱的同時，卻也存在著明顯的缺芯現(xiàn)象。

對于L0/L1級系統(tǒng)，使用傳統(tǒng)的車規(guī)級CPU/MCU即可滿足需求，但到了L2以及L2+、L3級別，就需要引入越來越多的AI算法，也意味著需要AI加速器的支持。

目前使用較多的是FPGA和GPU加速，但是都不是最合適的產(chǎn)品。

“有Tier1就向我們反饋，現(xiàn)在使用的FPGA芯片雖然算力足，但是硬件編程復(fù)雜性太高，用起來并不順手?！眴斡浾逻@樣向車東西說道，“GPU算力也強，但功耗和價格又太高了，不適合大規(guī)模量產(chǎn)?！?/p>

單記章說的不無道理。

特斯拉的車型早期就選用了英偉達的計算平臺，但隨后又果斷下決心自研了FSD芯片，降低了對GPU的依賴。

奧迪是全球首個發(fā)布L3級自動駕駛量產(chǎn)車（現(xiàn)款A(yù)8）的玩家，但因為沒有現(xiàn)成的芯片可用，無奈只能用Mobileye EyeQ3、英偉達K1、Altera Cyclone等多款芯片并聯(lián)起來，自己做了一個名為zFAS的域控制器。

▲奧迪zFAS架構(gòu)

“多個芯片一起使用的協(xié)同難度肯定比單個SoC芯片高的多，總結(jié)一下就是效率低功耗還高?！眴斡浾逻@樣說道。

面對這一現(xiàn)狀，技術(shù)實力極強的特斯拉選擇自研芯片來解決，但其他車企則只能等待供應(yīng)商推出更適合汽車的自動駕駛芯片。

這次發(fā)布的高算力、低功耗和低成本的華山二號，就是為了解決了這一問題而推出。

單記章告訴車東西，華山二號已經(jīng)送至多個車企展開測試。

“爭取今年能有多個落地突破?！眴斡浾抡f道，“多個車企對我們的芯片都很有興趣?！?/p>

事實上，就在今晚的線上發(fā)布會上，中國一汽黨委常委、副總經(jīng)理王國強，博世中國總裁陳玉東、蔚來汽車創(chuàng)始人李斌、上汽集團副總裁兼總工程師祖似杰等汽車行業(yè)大佬也都錄制了視頻對黑芝麻表示支持。 王國強在發(fā)布會上表示：“黑芝麻已經(jīng)與中國一汽在智能駕駛超算平臺、軟硬件開發(fā)、人工智能視覺感知算法等方面展開全方位合作，在不遠的將來必將結(jié)出豐碩的成果。希望黑芝麻能夠打造出中國領(lǐng)先、世界一流、滿足用戶需求的智能駕駛核心算法和芯片?！?/p>

很明顯，華山二號的推出，將為汽車行業(yè)提供了一個更加合適的自動駕駛芯片，從而促進更多新的自動駕駛功能逐步落地。

最后，自動駕駛技術(shù)作為各個國家激烈競爭的未來技術(shù)高地，極具戰(zhàn)略意義。我國政府在《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等文件中指出，要加快推動車載高性能芯片技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)自主可控。

黑芝麻華山二號的發(fā)布，就為增強我國自動駕駛產(chǎn)業(yè)的整體實力，實現(xiàn)自主可控做出了貢獻。

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