为什么汽车还在用五年前的芯片?汽车的“第二心脏”为什么不给力?

渡月初 2021-04-08 13:34:19

2021 年至今,汽车行业最多、最大的新闻就是芯片短缺,有预测认为「缺芯」可能导致第一季度全球减产近 100 万轻型车辆。最近车市上优惠收紧,发货速度减慢的原因无不来源于此。在智能化应用逐渐落地的今天,汽车电子架构的发展正在像电脑、智能手机那样不断变得复杂。在一些品牌的炫技视频里,中控屏幕上玩王者荣耀已不是什么新鲜事了。为什么汽车还在用五年前的芯片?汽车的“第二心脏”为什么不给力?

为什么汽车还在用五年前的芯片?汽车的“第二心脏”为什么不给力?

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「最先进」的车机芯片,是五年前的产品


说到车载系统芯片,首先人们关心的一定是它的算力。当前全球所有量产车上,你可以选到的最高规格芯片是骁龙820a——从名字上你就可以看出,它是2016年旗舰手机芯片骁龙820的车规版,命名里多出的「A」代表汽车「Automotive」的意思。它是工业领域中出现的首个集成了X12 LTE modem的车规级SoC,既不是5G,采用的制程也只是14nm工艺。

这样的一款芯片,2020年才在奥迪A4L、小鹏P7、领克05等新款车型上应用,带来了「体验上的飞跃式提升」。但骁龙820a上车的那一天距离原型芯片的发布,已经过去了五年时间。


选择「过时」的芯片显然有其原因,汽车行业的芯片虽然算力相对不高,但是其他方面需求却并不简单。与用于手机等消费电子设备的芯片相比,汽车芯片的要求更为复杂严苛:一款芯片至少需要三年时间来完成车规认证,其必须能在零下40度到零上150度的范围内工作,能在振动的环境下用15年不坏,并保持长达30年的供货。


这样的芯片不仅难造,数量需求还很大、种类很繁杂——在汽车的分布式电气架构当中,主机厂往往可以通过单个ECU来实现不同的功能,但随着汽车功能快速增长,分布式架构模块数量也随之多了起来。如今,一辆普通家用轿车内含的芯片数量从几十个到一百余个不等。


据德勤(Deloitte)估计,到2022年每辆汽车将平均拥有价值约600美元的芯片。芯片需要处理从控制座椅位置到ABS防抱死,再到车载娱乐系统等所有功能,而具有辅助驾驶技术的汽车和电动汽车通常包含比传统燃油车更多的微处理器。显然,在真正的集中式计算架构出现以前,芯片的需求数量还会不断增长。


除了硬件问题,在汽车上算力利用的效率也是问题重要的一部分。举个例子,目前新车上普遍搭载的液晶仪表,里面就有不小的玄机。


在汽车液晶仪表盘上,行业的普遍逻辑是两个GPU和两个CPU锁定在一起,这种设置叫做锁步:它们在执行任务的时候会互相验证计算结果的正确性。你可以想象到这种技术的成本之高——它天生浪费50%的算力。但这项技术可以保证不含危险信息的显示区域,不进行验证,包含安全信息的互相验证。


在长期的实践中人们已经发现,整个仪表盘上只有5-10%的图像渲染块包含安全信息。这意味着我们可以做到更高的安全性,同时降低算力占用。但同样,「高效」的车载仪表系统距离真正落地还有一段时间。


传统汽车行业在软件开发过程中,基于安全因素的考虑非常多,车企希望打造一个不容易出错的系统,这在一定程度上会拖慢进展。对于智能汽车的新趋势,改变并非易事。


但随着新应用不断加速出现,不论是车厂还是供应商此刻都显得有些跟不上时代了。


智能应用早已等不起了


「汽车相当于两张沙发、四个轮子加上一个车壳,」这是吉利董事长李书福在1997年说过的一段著名的话。而到了AI时代,人工智能芯片公司地平线创始人余凯提出的观点已经是:「未来,智能汽车或许可以称为『四个轮子上的超级计算机』。」


一个很明显的现象就是,各大主机厂在推出新车的时候正逐渐把宣传的重点从“澎湃动力”、“极致操控”转向智能座舱。如今,车内座舱的功能正在不断增加,屏幕的数量也越来越多、越来越大,智慧出行的时代似乎已经呼之欲出。

然而,当前智能座舱的只能说是“看上去很美”,上车的应用数量很少,真正被用户频繁使用还是只有导航、音乐等寥寥几个应用。为什么座舱智能应用这么匮乏,是用户真的不需要吗?


事实可能并非如此。其实,正是看到用户日益增长的需求,在智能网联刚刚兴起的时候,各大互联网巨头便纷纷落子车联网,但是,时至今日,巨头们赖以成名的核心应用在上车过程中的表现却是差强人意,不仅不复移动时代的统治力,更有抖音这样的国民级应用至今依然缺席。


究竟是互联网巨头不看重座舱智能应用,还是想不出应用场景?其实不然,从移动互联网发展的历史看,可谓是得生态者的天下,座舱智能应用本应是角逐的主战场。移动互联网时代开启始于苹果和安卓两个强大平台的构建,互联网巨头在此基础上发展出各自成熟的生态和多样的商业模式。反观车联网战场,虽然百度的小度车载OS、阿里的AliOS以及腾讯的TINNOVE等车载操作系统日臻成熟,但座舱算力极大限制了互联网巨头的想象空间,第三方开发者的热情也被硬件算力水平压制。


以移动端用户青睐的视频应用和K歌应用为例,在上车过程中需要重新适配芯片和屏幕等硬件设备,然而实际功能却要打折,体验远不如移动端。用户在实际使用普遍热情不高,继而导致主机厂和开发者的开发热情更低,形成恶性循环。


事实上,只要补足车机算力这个短板,车载智能应用还是有着丰富的想象空间的。2010年之前,主流汽车品牌普遍认为卫星广播将是车载信息娱乐系统的下一个重点,没有人认为音乐app会上车。但随着车载算力的缓慢提升,事实上很多汽车已经取消了传统的收音机硬件,转而使用完全的网络电台。但这还远远不够,因为消费者需要的远不只听歌这么简单,更多出行场景下的用户需求亟待高算力平台的“哺育”。


智能车的未来,前途未卜


在逐渐向电气化迈进的汽车行业里,算力替代马力,成为汽车性能重要指标的趋势越来越明显。对于不少车企和芯片制造商而言,剩下的时间不多了。


一小部分厂商决定不再遵守传统的「车规级」认证,比如特斯拉的新款Model S就用上了AMD的Ryzen处理器,但这样是否足够安全,还有待市场的检验。也有一些公司正在尝试取消繁杂的ECU节点,用统一的域控制器进行整合,如通过虚拟化技术在一块SoC上同时运行两个操作系统,分别对应中控屏和仪表盘。


在和车机系统并行的自动驾驶系统上,算力膨胀就没有这么「保守」:今年1月,高通发布了5nm制程工艺的SoC和加速器芯片,以及拥有超700TOPS算力的Snapdragon Ride平台。


在这之前,蔚来汽车宣布了旗下首款轿车ET7将会搭载4颗英伟达全新Drive AGX Orin芯片,总算力高达1016TOPS,上汽集团和阿里巴巴联合发布的智己汽车也采用了这款芯片。相比之下,特斯拉已经开卖的「完全自动驾驶」FSD HW 3.0计算平台的算力为144TOPS。


摩尔定律的失效,并没有让汽车算力的需求减慢。「芯片代表着车辆计算能力及处理问题能力的高低,车企注重芯片已经成为一个行业共识,」奇点汽车首席战略和品牌发展副总裁、工信汽研智库专家赵强说道。

车企无论是主动还是被动都必须迎接这场无条件、无尽头的军备竞赛,但在比赛开始,我们还没有看到大多数玩家全力冲刺。


最后,能不能简单地用一台「iPad」代替汽车中控台?大众在概念车ID.Buzz上做了这样的尝试。不过很遗憾这台复刻California的电动车又要延期量产了,在2023年以前你都买不到它。


对于新旧造车势力而言,车机算力的问题已成为房间里的大象。下一代智能车,真的能实现车联互动吗?在今天看来,我们距离实现梦想的距离还很远。


来源:微信公众号“机器之心”

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