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芯片=未来?国产芯片如何抢跑自动驾驶赛道

机械小能手 2021-04-12 13:36:28

全球汽车芯片短缺已经导致了诸多车厂停产,但自然灾害等突发意外事件还在不断打击着汽车芯片厂商,导致汽车芯片供应危机进一步加剧。


然而,与之形成强烈对比的是,国内新车(自主+合资)L2/L2+级ADAS搭载率持续上升,整车电子电气架构正在加速向域控转变,整个汽车ADAS及高级别自动驾驶供应链迎来了重构的关键时期。


高工智能汽车研究院预计,2021-2023年将是中国新车市场ADAS以及高级别自动驾驶供应链真正进入重构的关键周期。


在上述背景之下,包括黑芝麻智能CMO杨宇欣在内的诸多业内人士表示,高算力芯片是自动驾驶演进的基础,也是推动整个电子电气架构变革的最核心部件。因此,汽车芯片核心技术的自主创新迫在眉睫。


实际上,出于未来供应链的安全保障等多种因素影响,以长安、奇瑞、一汽等为代表的越来越多中国自主品牌已经开始选择自主国产化芯片方案。


不过,不同于普通芯片,自动驾驶芯片的性能、功耗、能效比等等具备更为严苛的要求,国产芯片企业还需要找准突破口。


例如黑芝麻科技,以自主IP+大算力+开放等优势,已经先后与一汽、博世、滴滴、蔚来、上汽等企业达成合作,成功在巨头盘踞的自动驾驶芯片领域扯开了一道口子。


国产芯片迎最佳窗口期


业内人士一致认为,当前全球汽车芯片供需平衡,以及汽车“新四化”加速来袭,国产芯片企业迎来了逆袭超车的最佳时期。


一方面,智能网联汽车正在加速来袭,在传统分布式电子电气架构往集中式电子电气架构的演变过程中,高性能大算力的车载计算芯片扮演着越来越重要的角色。


根据《高工智能汽车研究院》数据显示,2020年国内自主+合资品牌新车L2级上险量同比增长超2倍,搭载率同比增加近10个百分点。预计2021年L2新车标配搭载率有望突破20%。


随之而来的就是,汽车制造商对大算力、高性能芯片需求的大幅提升,尤其是高端芯片的需求将会持续很长一段时间处于暴增状态。


另一方面,随着全球“缺芯”危机的愈演愈烈,国内整车厂纷纷开始寻求不同的芯片替代方案,还有包括北汽、吉利、零跑汽车、小鹏汽车在内的部分车厂加速了芯片方面的布局,以保证未来的供应链不受制约。


“智能驾驶是一个新兴产业,大家起点都差不多,且中国对创新技术的接受程度更积极。”杨宇欣认为,2020年开始,中国智能驾驶芯片产业将迎来黄金发展的十年,同时芯片的成熟度也会很快赶超国外。


过去几年,国家相关部门一直频繁出台芯片方面的扶持政策,大批资本及企业纷纷加入了“造芯”运动。


同时,中国也已经出现了一批优秀的智能驾驶芯片初创企业,例如黑芝麻智能、芯驰科技等等,目前均已经拿下了前装项目,预计2021年将迎来量产上车的“小高峰”。


以黑芝麻智能为例,杨宇欣介绍,目前黑芝麻智能已经拿下了包括一汽红旗等主机厂的自动驾驶和视觉感知前装项目,预计今年年末将实现量产上车。


与此同时,黑芝麻智能还与博世、蔚来、上汽、比亚迪等达成了合作,通过自研的自动驾驶芯片,提供涵盖计算平台、大算力芯片、核心IP在内的端到端解决方案,赋予ADAS、自动驾驶、车路协同等的商业化落地。


黑芝麻智能成立于2016年,核心团队来自全球自动驾驶、人工智能和芯片领域的顶尖公司,拥有超过20年在图像处理、视觉算法、核心IP研发、芯片设计和车规级产品开发与应用方面的经验。


与诸多初创公司不同的是,黑芝麻智能选择的是技术门槛最高、设计及开发难度更大的自动驾驶赛道。在产品研发上面,作为全球领先的自动驾驶计算平台提供商,黑芝麻智能已经形成了“神经网络视觉感知算法+车规级自动驾驶芯片+FAD自动驾驶计算平台”的端到端、全栈式的自动驾驶解决方案。


芯片=未来?国产芯片如何抢跑自动驾驶赛道


FAD(Full Autonomous Driving)全自动驾驶计算平台


在定位算法方面,黑芝麻智能攻克了视觉定位和传感器融合的诸多关键技术难关,并且提出了独树一帜的算法,配合华山系列芯片的算力优势,开发出了实时高频、分米级精度、全场景稳定的定位系统,可以摆脱对导航地图和高精地图的依赖。


而在计算平台安全性方面,黑芝麻智能推出的自动驾驶芯片——华山二号A1000芯片进行了独立车规级安全岛设计,并且通过R-Lock双冗余互锁架构与多重可靠性设计,不仅可以提供全方位信息安全体系,还可以支持硬件加密,满足ASIL B/D以及CC EAL5+的车规级安全认证要求。


在黑芝麻智能看来,一个可靠的自动驾驶计算平台需要兼具传感器融合、优质的算法、清晰的视觉感知以及强大的算力等优势。


比如,黑芝麻智能与一汽的合作联合打造的红旗芯算一体化自动驾驶平台。不同于单一的芯片方案,该平台是包含域控制器硬件平台、软件平台、人工智能与视觉算法平台的一站式自动驾驶平台,未来将服务于红旗品牌旗下的量产车型。


据透露,今年黑芝麻智能还将推出更高算力的下一代自动驾驶计算芯片。至此,黑芝麻智能将完成从L2+到L4级别自动驾驶芯片产品的产品布局。


不过,国内车规级芯片企业大多为初创企业,产品尚未得到市场的充分验证。对此,杨宇欣表示,“这既需要国产车规级芯片企业提升自己产品的安全性、可靠性等,也需要市场提供更多的机会来验证和促进成长。”


自主IP+大算力+开放,未来的新机会


在全球半导体产业的金字塔上,IP处于价值链的最顶端,IP产品直接决定了SoC的性能、功耗、可靠性、安全性甚至产品迭代周期。


黑芝麻智能表示,芯片企业需要拥有自己的核心IP,才能在这场全球技术竞赛中,打造独特的核心竞争优势,以实现逆袭超车。


在创立之初,黑芝麻智能就决定要开发自己的核心算法和核心IP,并且基于此推出相应的芯片产品,以及整个自动驾驶系统。


目前,黑芝麻智能着力打造了两大自研核心算法IP:NeuralIQ ISP图像信号处理器及高性能深度神经网络算法平台DynamAI NN引擎。


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核心IP:NeuralIQ ISP与DynamAINN引擎


其中,NeuralIQISP图像信号处理器提供了强大的感知能力:能够让摄像头在超低光和大逆光场景下清晰成像,满足汽车在各种复杂环境下的感知需求;而经过NeuralIQ ISP处理过后的图像,最终会被传送到高性能深度神经网络算法平台DynamAINN引擎中,进行推理和决策。


根据杨宇欣介绍,DynamAI NN引擎具备大算力的架构,支持INT8稀疏加速和配备自动化开发工具等优势,大大提升了芯片运算效率。


据了解,目前自动驾驶中神经网络模型量化技术主流是INT8,黑芝麻智能华山二号A1000芯片的INT8算力为40T。


基于上述两大核心算法IP,黑芝麻智能发布了华山一号A500自动驾驶计算芯片、华山二号A1000/A1000L高性能车规级自动驾驶计算芯片,并且推出了搭载两颗华山二号A1000自动驾驶计算芯片打造的全自动驾驶计算平台——FAD(Full Autonomous Driving),算力最高可达140TOPS,支持L2-L4级别自动驾驶场景。


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其中,华山二号A1000芯片基于黑芝麻智能自研的多层异构性TOA架构打造,内置了8颗CPU核心,并且将黑芝麻智能核心的图像传感器技术、图像视频压缩编码技术、计算机视觉处理技术以及深度学习技术有机结合在一起,可以实现高级别自动驾驶所需的多传感器融合方案。


据了解,基于华山二号A1000芯片,黑芝麻智能还提供四种智能驾驶解决方案:单颗A1000L芯片适用于ADAS辅助驾驶、单颗A1000芯片适用于L2+自动驾驶、双A1000芯片级联方式支持L3级自动驾驶(算力达140TOPS)、四颗A1000芯片则可以支持L4甚至以上的自动驾驶需求。


而作为高低速融合一体超算平台——FAD不仅具备高可靠、低时延、大带宽、双冗余和前融合等技术优势,其最大的特点还有开放性。


据悉,黑芝麻智能打造的是一个开放的平台,第三方公司开发的算法亦可使用黑芝麻智能芯片,使用其提供的神经网络开发工具,既可以直接进行原始网络的硬件合成,也可以进行包括剪裁和再训练在内的网络的深度优化。


当前,高级别自动驾驶正在逐步进入量产周期,从小鹏、长城、蔚来、上汽等公布的全新一代智能化车型可以看出,高算力芯片已经成为了高级别自动驾驶的必选项。


由于黑芝麻智能具备两大核心算法IP,这也使得黑芝麻智能的自动驾驶芯片在算力、能效比上面,可以媲美英伟达、Mobileye等自动驾驶芯片巨头。


例如,黑芝麻智能的华山二号A1000芯片,单芯片INT8算力可达40TOPS,算力利用率达到80%,典型功耗小于8W,能够支持L2+及以上级别自动驾驶。这一数据超过了Mobileye EyeQ5(24 TOPS)和英伟达Xavier(30 TOPS)。


可以预见,拥有核心IP+大算力自动驾驶芯片的黑芝麻智能,在未来的智能网联汽车竞赛中,潜力巨大。

来源:高工智能汽车

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