自動(dòng)駕駛的瓶頸早已不是算力

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）由于電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車的日漸普及，車用半導(dǎo)體市場也在逐步擴(kuò)張。然而隨著新冠疫情的爆發(fā)，加之供應(yīng)困難的問題，不少車廠都遭遇了芯片缺貨的劫難。但作為ADAS和自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵，自動(dòng)駕駛芯片依舊沒有脫離大廠的視野。

而往往說到自動(dòng)駕駛芯片，廠商往往宣傳的主要參數(shù)都是其算力。但對(duì)于汽車這種體積要求不算高的產(chǎn)品來說，堆算力并不難實(shí)現(xiàn)，那么為了突破自動(dòng)駕駛瓶頸，各大芯片廠商都采用了怎樣的策略呢？

Mobileye（英特爾）——子系統(tǒng)+地圖實(shí)現(xiàn)高M(jìn)TBF

Mobileye作為Intel負(fù)責(zé)汽車業(yè)務(wù)的部門，即便在2020年的疫情沖擊下，依舊實(shí)現(xiàn)了不熟的表現(xiàn)，下半年的市場回升中，更是在第四季度實(shí)現(xiàn)了39%的同比增長，將2020年的該部門的總營收拔高至近10億美元。據(jù)了解，2020年Mobileye的EyeQ芯片總出貨量達(dá)到1930萬。

最新的EyeQ芯片仍是2018年推出的EyeQ4，該芯片采用28nm FD-SOI工藝，算力為2.5 TOPS，英特爾聲稱可以實(shí)現(xiàn)L3級(jí)別的自動(dòng)駕駛。目前不少車型都搭載了這一芯片，比如蔚來的ES8和ES6車型，理想的理想One，以及寶馬2019至2020款的X5系列。

EyeQ5芯片框圖 / Intel

但英特爾早早公布的EyeQ5芯片仍然不見蹤影，2019年，英特爾宣布EyeQ5將于2021年3月開始量產(chǎn)，搭載車型包括同在2021年推出的寶馬iNEXT和領(lǐng)克的Zero。在英特爾官方給出的EyeQ演進(jìn)圖中，EyeQ5可以實(shí)現(xiàn)L4-L5級(jí)別的自動(dòng)駕駛，算力達(dá)到25 TOPS，并采用全新的7nm FinFET工藝。但鑒于英特爾自己的7nm工藝已經(jīng)推遲至2022年，如果今年要推出EyeQ5芯片的話，英特爾很可能尋找臺(tái)積電為其代工，如此一來搭載該芯片的車型最早也要2022年才能上市了。

為了實(shí)現(xiàn)更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛，Mobileye的思路是利用不同的子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)更高的MTBF（平均無故障工作時(shí)間）。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Mobileye致力于開發(fā)更高精度的地圖，并將在2022年引入激光雷達(dá)/雷達(dá)的子系統(tǒng)。Mobileye認(rèn)為要想實(shí)現(xiàn)L4以上的MTBF，現(xiàn)有的AI還無法做到，因此單靠堆算力來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛是不現(xiàn)實(shí)的。不過Mobileye認(rèn)為現(xiàn)有的ToF激光雷達(dá)仍然存在缺陷，并計(jì)劃于2025年開發(fā)出自己的FMCW激光雷達(dá)，以實(shí)現(xiàn)表現(xiàn)更高的FOV和速度檢測。

英偉達(dá)——AI算力為王

自動(dòng)駕駛芯片對(duì)于圖形處理性能和AI算力的要求極高，于是在這一領(lǐng)域早有建樹的英偉達(dá)也進(jìn)軍了自動(dòng)駕駛市場，在2015年對(duì)出了自己的汽車芯片平臺(tái)Nvidia Drive，并持續(xù)以全新的GPU框架迭代。

英偉達(dá)在2016年就宣布了NVIDIA DRIVE AGX XAVIER，并于2018年開始向客戶送樣。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了30 TOPS的算力，但目前為止搭載這一平臺(tái)的量產(chǎn)車型只有小鵬的P7。

DRIVE Orin SoC / Nvidia

英偉達(dá)在2019年推出了DRIVE Orin SoC，該芯片基于7nm工藝，集成了安培架構(gòu)的GPU和Arm Hercules的CPU內(nèi)核，以及新的深度學(xué)習(xí)和機(jī)器視覺加速器，算力達(dá)到200 TOPS。今年的2021 CES上，由上汽集團(tuán)、張江高科和阿里巴巴共同打造的智己汽車推出新品牌，主打高端智能純電汽車的IM智己，該品牌首發(fā)的兩款車型都將搭載NVIDIA DRIVE AGX Orin平臺(tái)。IM智己將以2個(gè)英偉達(dá)XAVIER提供的60 TOPS算力打造視覺感知的解決方案，并結(jié)合攝像頭、毫米波雷達(dá)和超聲波雷達(dá)。此外，IM智己將以4個(gè)英偉達(dá)Orin提供的1000+ TOPS算力輔助激光雷達(dá)，作為一套軟硬件結(jié)合的冗余方案。

除了IM智己外，蔚來也計(jì)算在下一代電動(dòng)汽車ET7上使用4顆Orin SoC，理想汽車也宣布與英偉達(dá)和德賽西威合作，在2022年推出的SUV上搭載Orin SoC。

從不少車廠紛紛轉(zhuǎn)往英偉達(dá)的風(fēng)向來看，強(qiáng)大的AI芯片明顯有著不小的吸引力。以AI自動(dòng)駕駛芯片作為主心骨，輔以自動(dòng)駕駛傳感器，降低了車廠需要大規(guī)模收集數(shù)據(jù)的需求，但這樣無疑也提高了汽車的整體價(jià)格。

地平線——MAPS才是真實(shí)的性能

英偉達(dá)Drive PX2與特斯拉FSD的性能比較 / 地平線

國內(nèi)的地平線同樣是走的AI芯片路線，也是繼Mobileye和英偉達(dá)之后，第三個(gè)實(shí)現(xiàn)前裝量產(chǎn)的AI芯片公司。但地平線也同樣認(rèn)為AI算力并不代表整車的真實(shí)性能，地平線創(chuàng)始人兼CEO余凱在演講中以特斯拉為例，其FSD算力只有英偉達(dá)Drive PX2的3倍，但真實(shí)性能卻是PX2的21倍。地平線認(rèn)為更能反映真實(shí)性能的指標(biāo)是MAPS（每秒準(zhǔn)確識(shí)別的幀率）。

地平線汽車智能芯片路線圖 / 地平線

從2019年至2020年，地平線相繼推出了征程2和征程3兩個(gè)AI芯片，算力分別為4 TOPS和5 TOPS，其中征程2芯片也在長安UNI-T和奇瑞螞蟻上采用。地平線于近期宣布今年將正式推出更加強(qiáng)大的征程5芯片，單芯片算力達(dá)到96 TOPS，2022年將推出升級(jí)版的征程5P，算力高達(dá)128 TOPS，MAPS高達(dá)6391 FPS。

此外，基于7nm FinFET工藝的征程6芯片也已投入研發(fā)階段，該芯片定位于L4以上的自動(dòng)駕駛，算力將高達(dá)400 TOPS以上。

地平線在芯片端已經(jīng)取得了不菲的成績，在推進(jìn)征程芯片+天工開物AI平臺(tái)+的努力下，很有希望在國內(nèi)自動(dòng)駕駛芯片市場拿下優(yōu)異的占有率。

自動(dòng)駕駛芯片未來的突破方向

自動(dòng)駕駛芯片對(duì)比 / 電子發(fā)燒友網(wǎng)制

除了這三家自動(dòng)駕駛芯片廠商之外，還有黑芝麻、瑞薩和高通等廠商也部署了自己的芯片產(chǎn)品方案，我們也可以看出不同廠商對(duì)于自動(dòng)駕駛突破方向上的異同。但除了算力之外，自動(dòng)駕駛芯片還有不少可以突破的方向，比如功耗和安全性。算力越高的芯片，往往功耗也會(huì)成倍增長，就拿英偉達(dá)的ORIN為例，作為一個(gè)可擴(kuò)展的平臺(tái)，如果只是作為ADAS用，可以做到10TOPS的算力和5W的功耗，但一旦面向L5級(jí)別的Robotaxi應(yīng)用，在集成了多個(gè)ORIN SoC后，2000 TOPS的性能需要的是800W的功耗。因此，能效將成為芯片廠商不得不考慮的關(guān)鍵，這也是他們不斷朝新制程推進(jìn)的原因之一，對(duì)比先進(jìn)制程帶來的性能優(yōu)勢，低功耗更有可能成為車廠看重的要點(diǎn)所在。

芯片安全性同樣是自動(dòng)駕駛的一大痛點(diǎn)，在解決了自動(dòng)駕駛環(huán)境下的自然因素后，人為因素的缺陷將會(huì)被無限放大。正因如此，芯片中的硬件安全模塊以及自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)中的軟件安全也要列入考量。

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