智能自動(dòng)駕駛的主流車載芯片方案

熊元嘉

如今，主要有5家主流自動(dòng)駕駛芯片供應(yīng)商活躍且有芯片裝機(jī)，另外高通為新加入賽道。

首先關(guān)注芯片以及域控制器平臺(tái)。目前根據(jù)官方發(fā)布資料對(duì)單顆芯片以及域控制器平臺(tái)算力TOPS進(jìn)行排名，但這里要聲明的是，算力僅供參考。其實(shí)談到芯片還要考慮其能耗和數(shù)據(jù)傳輸速度帶寬這2項(xiàng)在自動(dòng)駕駛當(dāng)中異常重要，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛要處理大量的視頻和雷達(dá)數(shù)據(jù)。另外還有配套的操作系統(tǒng)和應(yīng)用的高效性。

根據(jù)各家官網(wǎng)數(shù)據(jù)整理，在單顆芯片算力方面，根據(jù)發(fā)布的數(shù)據(jù)Nvidia比較搶眼，其中華為的910芯片強(qiáng)大但仔細(xì)看很蹊蹺能耗達(dá)到310 W，而其他芯片功率基本是個(gè)位數(shù)或幾十瓦，能耗高勢(shì)必造成散熱問題。另外地平線最近發(fā)布的征程5也比較搶眼，但總體來看還是Nvidia比較突出。

域控制器平臺(tái)，同樣Nvidia和地平線的比較搶眼，地平線的Matrix5采用4顆地平線5芯片可以支持到512TOPS的算力，Nvidia和moblieye等同樣采用多顆芯片組合成其平臺(tái)。

但當(dāng)前自動(dòng)駕駛絕非僅僅算力那么簡(jiǎn)單，猶如手機(jī)電腦時(shí)代不僅僅是CPU和內(nèi)存就代表手機(jī)厲害和好用。從商業(yè)的可行性到開發(fā)技術(shù)的可行性再到用戶使用感知的接受度，有長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈條因素需要考慮。

所以接下來將分析當(dāng)前五大主流車載自動(dòng)駕駛芯片總體方案。

Nvidia———完整的工具鏈

Nvidia其實(shí)很多人了解他可能是電腦時(shí)代的圖形處理器（Graphics Processing Unit，GPU）。自動(dòng)駕駛時(shí)代正是需要大面積的圖像處理，所以順理成章Nvidia的優(yōu)勢(shì)圖像AI處理很適配當(dāng)前自動(dòng)駕駛。

Nvidia目前提供車載芯片硬件，開發(fā)虛擬測(cè)試套裝（軟件和硬件），物理樣車測(cè)試套裝?？梢哉f是全棧工具鏈，支持采用Nvidia的DRIVE AGX開發(fā)平臺(tái)為起點(diǎn)，然后在DRIVE Constellation上驗(yàn)證軟件算法。充分驗(yàn)證后將部署軟件，通過DRIVE Hyperion參考架構(gòu)進(jìn)行上路測(cè)試。采用NVIDIA DGX進(jìn)行人工智能DNN訓(xùn)練，此過程將迭代數(shù)次，以提高性能。

Nvidia提供開發(fā)軟件支持，一般自動(dòng)駕駛應(yīng)用需要系統(tǒng)支持，需要中間件去整合融合傳感器信息、交互信息等，然后才是自動(dòng)駕駛應(yīng)用打包。

Nvidia提供NVIDIA DRIVE OS是一個(gè)基礎(chǔ)軟件堆棧，由嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）、NVIDIA Hypervisor、NVIDIA CUDA庫(kù)、NVIDIA TensorRT和其他模塊組成，可讓您訪問硬件引擎。DRIVE OS為安全啟動(dòng)、安全服務(wù)、防火墻和無線（OTA）更新等應(yīng)用程序提供安全可靠的執(zhí)行環(huán)境。其中RTOS可以是Linux或者QNX是可以任由主機(jī)廠或者T1服務(wù)商配置，其中Hypervisor可以任由開發(fā)多系統(tǒng)融合。

Nvidia Drive Works SDK提供模塊庫(kù)、開發(fā)人員工具和參考應(yīng)用程序，屬于開發(fā)中間件，可以幫助系統(tǒng)與程序之間的交互。

Nvidia DRIVE AV和Nvidia DRIVE IX分別負(fù)責(zé)自動(dòng)駕駛和車內(nèi)人機(jī)交互程序的執(zhí)行。

所以目前Nvidia由于芯片強(qiáng)勁，開發(fā)驗(yàn)證工具鏈完善，深受當(dāng)前汽車業(yè)內(nèi)智能汽車的先鋒們歡喜，他們可以直接繞過T1供應(yīng)商直接合作，也可以和T1一起合作開發(fā)，所以合作方式靈活滿足要求。

Mobileye———來一起共建視覺地圖

Mobileye通過其名字可以猜想到移動(dòng)行業(yè)的眼睛，由希伯來大學(xué)視覺方面的教授創(chuàng)立，開始于提供汽車輔助駕駛攝像頭以及芯片，2017年被芯片巨頭英特爾收購(gòu)，現(xiàn)在掌握著全球約80 %的高級(jí)駕駛員輔助視覺系統(tǒng)市場(chǎng)，汽車AEB，車道保持的前置攝像頭以及處理芯片都來自于他們，所以自動(dòng)駕駛也算早就入門了。

從2008年開始從EyeQ1車載芯片到未來規(guī)劃的EyeQ6芯片，涵蓋了從輔助駕駛到全自動(dòng)駕駛所有芯片方案。同樣，通過名字可知，他是一個(gè)不折不扣的自動(dòng)駕駛視覺主導(dǎo)方案的擁護(hù)者。

他的整體方案來自于多攝像頭視覺人工智能方案，結(jié)合其獨(dú)創(chuàng)的視覺編制地圖。所以Mobileye的方案包括了攝像頭等傳感器套件，其獨(dú)創(chuàng)的REM高精地圖，結(jié)合其芯片運(yùn)算平臺(tái)，配合自動(dòng)駕駛政策層來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)。

所以Mobileye中有一個(gè)非常重要的東西就是其獨(dú)創(chuàng)的視覺地圖，當(dāng)然Mobileye的采集地圖肯定有風(fēng)險(xiǎn)和阻力。目前Mobileye聲明其地圖只標(biāo)記交通信息而不記錄其他敏感信息，其數(shù)據(jù)處理采取和國(guó)內(nèi)紫光集團(tuán)合作，來規(guī)避地區(qū)法律風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然在其他國(guó)家也同樣符合當(dāng)?shù)胤?。Mobileye宣傳在國(guó)內(nèi)由吉利，蔚來，上汽合作進(jìn)行視覺地圖采集，國(guó)外由寶馬、日產(chǎn)和大眾一起合作。

目前沒有看到Mobileye有宣傳其工具鏈等信息，所以Mobileye應(yīng)該更多是和T1供應(yīng)商一起合作對(duì)主機(jī)廠進(jìn)行支持。

地平線———自主的崛起

地平線是人工智能和深度學(xué)習(xí)科學(xué)家余凱博士創(chuàng)立，地平線通過以“算法+芯片+工具鏈”為基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)的芯片，提供智能駕駛解決方案，賦能物聯(lián)網(wǎng)，所以地平線的產(chǎn)品矩陣有專注于智能汽車的征程系列芯片以及智能汽車運(yùn)算平臺(tái)的Matrix，目前發(fā)展到第5代，包括專注于智能視頻識(shí)別以及邊緣計(jì)算等物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的旭日系列。

最近其在發(fā)布征程5芯片同時(shí)還提出開源智駕系統(tǒng)together 0S，顯然在大家討論汽車需不需要操作系統(tǒng)的時(shí)候，地平線已經(jīng)發(fā)現(xiàn)需要，但更重要的是生態(tài)，沒有生態(tài)的系統(tǒng)就如手機(jī)時(shí)代的塞班和黑莓，他們都是現(xiàn)在大家討論火熱的微內(nèi)核操作系統(tǒng)，但是沒有生態(tài)的系統(tǒng)終究是死路，所以地平線發(fā)起了生態(tài)合作伙伴。

地平線走的路線和Nvidia模式很像，提供芯片、平臺(tái)、開發(fā)工具鏈，甚至開始推薦和發(fā)起操作系統(tǒng)，提供一整套邏輯路線清晰的產(chǎn)品和解決方案。

目前地平線的業(yè)務(wù)模式定位Tier 2供應(yīng)商，客戶包括一級(jí)供應(yīng)商、整車廠和出行服務(wù)商，為他們提供的方案包括芯片、硬件的參考設(shè)計(jì)，以及提供工具鏈和算法。

華為———主機(jī)廠我也行

華為是一個(gè)很有意思的企業(yè)，一個(gè)很強(qiáng)大但又被民族情節(jié)“綁架”的企業(yè)，有“華為自動(dòng)駕駛絕對(duì)是第一的言論”也有“特斯拉終于遇到了一個(gè)技術(shù)實(shí)力和忽悠能力都旗鼓相當(dāng)?shù)膶?duì)手了”等言論。

從技術(shù)角度和解決方案來講，華為提供產(chǎn)品端到端的方案，細(xì)節(jié)上面不談芯片、域控制器、開發(fā)工具。全包包括數(shù)據(jù)云的運(yùn)營(yíng)，不開放全部閉環(huán)的。

目前華為遇到了嚴(yán)重的芯片危機(jī)，手機(jī)業(yè)務(wù)由于缺芯片，出貨量銳減，智能汽車方面應(yīng)該是有各種擔(dān)心的，所以目前對(duì)于華為自動(dòng)駕駛芯片和域控制器鮮有大量信息。

華為是一個(gè)很有意思的企業(yè)，但他可能不熟悉汽車行業(yè)，也可能他已經(jīng)被民族情節(jié)“綁架”了？也可能由于缺芯等。所以他的定位一直在搖擺，我是T1供應(yīng)商，T2我也自己干？我是不是也可以干干主機(jī)廠？可以發(fā)現(xiàn)是不是天下都是我華為的，我一個(gè)人通吃這種方案讓所有人心懷忐忑，汽車業(yè)務(wù)深耕控制領(lǐng)域的博世，大陸等都提防，其實(shí)主機(jī)廠們也不愿意合作怕被華為控制了“靈魂”。

黑芝麻———我也要分一杯羹

黑芝麻是國(guó)內(nèi)企業(yè)，由清華大學(xué)單記章創(chuàng)立，黑芝麻通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視覺感知算法、車規(guī)級(jí)ADAS/自動(dòng)駕駛芯片、配套的底層實(shí)施系統(tǒng)及參考設(shè)計(jì)3個(gè)領(lǐng)域相結(jié)合提供感知系統(tǒng)解決方案。公司定位Tier 2，并與車企和Tier 1供應(yīng)商合作，如博世、上汽、一汽和通用汽車。目前，黑芝麻系列芯片產(chǎn)品包括華山一號(hào)A500、華山二號(hào)A1000和A1000L。黑芝麻華山一號(hào)A500芯片已經(jīng)開始量產(chǎn)，目前暫時(shí)沒有看到量產(chǎn)的車型落地。另外，公司預(yù)計(jì)有搭載華山二號(hào)A1000芯片的國(guó)產(chǎn)車型于2021年底正式量產(chǎn)。

目前應(yīng)該定位為芯片T2，沒有發(fā)布完整的開發(fā)流以及工具鏈相關(guān)信息。

高通———我智能座艙行，我智能駕駛也要干

高通是手機(jī)芯片處理器的霸主，在智能駕駛座艙領(lǐng)域方面也是如日中天，例如小鵬、理想等新勢(shì)力都采用其智能駕駛座艙芯片，各大手機(jī)通信行業(yè)殺入汽車制造業(yè)也得益于對(duì)高通等芯片以及智能操作系統(tǒng)的技術(shù)和供應(yīng)鏈的掌握和熟悉。所以高通怎么可能會(huì)不想加入智能駕駛這塊業(yè)務(wù)呢。

高通的方案是和維爾寧Veoneer合作（最近高通出高價(jià)欲收購(gòu)），由維爾寧提供自動(dòng)駕駛應(yīng)用軟件相關(guān)，高通提供底層軟件和硬件芯片方案。

高通想要維爾寧，然后可以更好地通過整合其感知以及軟件業(yè)務(wù)，配合高通的芯片以及平臺(tái)定位為T2或者直接對(duì)接主機(jī)廠。

借助其Snapdragon Ride平臺(tái)，配合其覆蓋規(guī)劃、定位、感知、中間插件以及系統(tǒng)等全棧軟件支持從主動(dòng)安全到輔助駕駛再到未來全自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)。

他們推出的Snapdragon Ride已經(jīng)面向汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商進(jìn)行預(yù)開發(fā)。Qualcomm Technologies預(yù)計(jì)支持Snapdragon Ride的汽車將于2023年投產(chǎn)。

自動(dòng)駕駛芯片，如果僅僅從算力上來看和判斷是異常魯莽的，更多的是看其支撐整體方案，包括支持路徑以及開發(fā)驗(yàn)證工具鏈。所以目前看Nvidia算是跑贏了，其客戶囊括了當(dāng)前國(guó)內(nèi)主流新勢(shì)力也包括國(guó)際巨頭奔馳。但國(guó)內(nèi)地平線也在朝著這個(gè)方向走，很不錯(cuò)。Mobileye走出了自己一條路徑，至于其他可能更需要其生態(tài)或者結(jié)合T1進(jìn)行。

當(dāng)然從主機(jī)廠角度，也想自己弄域控制器，不希望一條鏈掌握在供應(yīng)商手上，同時(shí)為了系統(tǒng)的升級(jí)和更好的產(chǎn)業(yè)化，所以未來方向是自動(dòng)駕駛硬件軟件的解耦。