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中国无人驾驶芯片五大金刚崛起!突围四大国际巨头

来源:条码打印机    发布时间:2024-01-30 13:54:20

  从2018年至今年一季度L2级无人驾驶与新能源车渗透率对比不难发现,L2级无人驾驶正加速普及,普及速度甚至超过了新能源车。

  L2级无人驾驶市场规模逐步扩大,底层芯片解决方案也成为火热的一个分支。近年来,先后有地平线、黑芝麻、芯驰科技等初创公司快速崛起,也有华为这样的传统ICT企业下场研发,还有造车新势力零跑汽车自研芯片,无人驾驶芯片行业的火热程度不亚于手机芯片。

  面对海外大厂技术和产品的优点,国内无人驾驶芯片厂商也在提升自身技术实力。从去年到今年,国内无人驾驶芯片迎来前装量产,实现零的突破。今年,国内无人驾驶芯片方案迎来了装车潮。

  理想ONE)、极狐阿尔法S华为HI版、奇瑞蚂蚁等多款车型都搭载国内无人驾驶芯片商的产品上市销售,理想ONE更是火遍了整个汽车市场。

  面向未来出行,大算力、更新制程的芯片将不断投放市场,也会更加考验厂商的芯片设计能力。而国内众多芯片厂商,正在用更优秀的芯片方案定义着未来出行场景。

  当前,无人驾驶芯片是芯片自主替代最热的赛道之一,其中就包括了地平线、华为、黑芝麻、芯驰科技、零跑汽车等五家最有实力的玩家。

  根据公开报道,2019年我国L2级无人驾驶渗透率仅有5.2%,而在2020年,这一数字达到了15%。2021年一季度,L2级无人驾驶渗透率达到了17.5%。L2级无人驾驶渗透率的一直上升慢慢的变成了汽车消费市场的大趋势。

  2015年,AI芯片创企地平线成立,研发包括无人驾驶芯片在内的车用AI芯片;2016年,无人驾驶芯片创企黑芝麻智能成立,专攻无人驾驶芯片;2018年,汽车芯片创企芯驰科技成立,聚焦无人驾驶、智能座舱、中央网关芯片;2019年,华为智能汽车解决方案BU成立,研发智能汽车全栈解决方案;2020年,零跑汽车还发布了完全自主知识产权的无人驾驶芯片凌芯01。

  从去年到今年,国内几家无人驾驶芯片企业密集推出芯片方案,正加速量产上车进程。

  地平线是国内最早布局无人驾驶芯片的厂商之一,去年实现了芯片前装量产上车。最新多个方面数据显示,地平线车载芯片出货量已超越40万片。

  地平线首款量产上车的芯片征程2并非全部应用于无人驾驶,而几乎全部应用于智能座舱。目前,仅有奇瑞大蚂蚁)一款车的L2级无人驾驶系统基于地平线芯片开发。

  说来也很奇妙,大蚂蚁无人驾驶域控制器的Tier 1是中兴旗下一级子公司英博超算。所以,中兴很可能是无人驾驶行业的一位隐藏大佬。

  奇瑞大蚂蚁搭载了基于1颗地平线打造的无人驾驶域控制器,AI算力达到4TOPS。而当前自主品牌大多基于MobileyeEyeQ4芯片打造L2级无人驾驶系统,单颗芯片仅有2.5TOPS算力,相比之下地平线方案还是有一定的优势。

  在功能上,奇瑞大蚂蚁可以在一定程度上完成自适应巡航+车道保持的L2级无人驾驶功能,具备TJA交通拥堵辅助、APA自动泊车的能力,共计近20项驾驶辅助功能。

  去年,地平线芯片,并在今年量产装车。相比于征程2几乎全部用于智能座舱,征程3芯片由于算力提升,加上通过了更严苛的车规认证,直接用于L2级无人驾驶。

  ▲理想ONE搭载了两颗地平线款理想ONE基于两颗地平线款理想ONE采用的是Mobileye EyeQ4无人驾驶芯片,算力上有了巨大提升。

  同时,基于两颗征程3芯片,2021款理想ONE在此前L2级自动驾驶能力的基础之上,还可以在一定程度上完成NOA导航辅助驾驶的能力,能够在高速上根据导航路线行驶,实现自动出入匝道的功能。据了解,2021款理想ONE的NOA功能将在今年9月向用户推送。

  而就在上个月,地平线)算力,在国内几家汽车芯片初创公司的产品中,这颗芯片拥有最强的AI算力。

  地平线预计,明年第二季度将实现基于征程5芯片的无人驾驶域控制器硬件量产,到明年第四季度,地平线芯片的SuperDrive无人驾驶方案量产SOP。

  从去年开始,华为布局汽车行业的话题一直火热,其中最重要的一个发力点就是无人驾驶。

  今年,华为与极狐共同开发了搭载ADS高阶无人驾驶全栈解决方案的极狐阿尔法S华为HI版车型,搭载华为无人驾驶中央超算域控制器(ADCSC)。同时,华为还向车企推出多款自动驾驶计算平台MDC,可搭配多种传感器,适用于更多车型。

  其中,ADCSC域控制器仅适用于华为全栈无人驾驶解决方案,分为400TOPS和800TOPS两个算力版本,但华为没有公布负责AI计算芯片的具体型号。

  华为MDC系列有多个版本,适用于车企的非华为全栈解决方案。MDC目前已经发布了MDC210、MDC300、MDC610和MDC810四个不同算力等级的产品。在华为的几款域控制器中,无人驾驶芯片参数比较明确的只有两款,分别是MDC300和MDC610。

  华为MDC300的主控CPU采用鲲鹏920S,共有12个核心,算力能够达到150K DMIPS,功耗则为55W。AI处理器采用4颗昇腾310芯片,单颗昇腾310的算力能达到16TOPS(INT8),整个域控制器的算力达到64TOPS。

  今年上海车展上,华为还宣布更强的MDC810已经量产,这一域控制器算力能达到400TOPS以上,但其AI芯片和主控CPU的参数暂时未知。

  到今年年底,极狐阿尔法S华为HI版就将交付消费者,相信进入秋季之后,还将有车企官宣采用华为的无人驾驶方案。

  在国内无人驾驶芯片行业中,还有一家初创公司不可以小看,那就是黑芝麻。作为一家初创公司,黑芝麻专注于无人驾驶芯片的开发,而且都是高算力芯片。

  其中,去年6月发布的黑芝麻华山二号A1000芯片拥有超过40TOPS的算力,其中神经网络处理器DynamAI NN拥有39TOPS的算力,加上5个独立DSP可以让芯片算力达到43TOPS,此外CPU、GPU、CV加速器也能提供一定算力。

  与华山二号A1000同期发布的还有A1000L芯片,属于A1000的简配版,具备16TOPS的算力。

  而在今年上海车展上,黑芝麻还发布了华山二号A1000 Pro芯片,其中DynamAI NN神经网络处理器的算力达到106TOPS(INT8)或196TOPS(INT4)。

  目前,这三款芯片都已经流片成功,A1000、A1000L已经提供车企开发,即将上车。A1000 Pro在今年三季度提供工程样片,今年四季度提供开发平台。

  去年5月,成立不到两年的芯驰科技推出了V9系列无人驾驶芯片,分别是V9L、V9F。今年4月,芯驰科技再次更新了无人驾驶芯片的产品线T芯片。

  从L0级别的预警辅助,到L2+级无人驾驶,芯驰科技的芯片产品线已经能够完全覆盖。

  其中,芯驰科技今年推出的V9T芯片具备1TOPS的算力,支持多传感器融合方案,可以在一定程度上完成L2级自动驾驶。

  此外,芯驰科技与流马锐驰基于芯驰V9F打造了一套APA自动泊车解决方案。利用4个环式摄像头和12个超声波雷达,车辆能轻松实现在停车场内感知车位,并实现自动泊车入库的功能。

  与此同时,造车新势力零跑汽车也在加速研发无人驾驶芯片,并于去年推出了第一款无人驾驶芯片凌芯01。并且,相比其他厂商使用ARM架构CPU和其他IP核心,凌芯01的所有核心都有自主知识产权,是国内首款完全自主知识产权的无人驾驶芯片。

  凌芯01这颗SoC采用平头哥玄铁C860双核32位CPU,主频最高1GHz,支持浮点执行单元,支持VDSP矢量运算。同时,凌芯01还采用8核心神经网络处理器,最大算力能够达到4.2TOPS,并集成了缩放、归一化、减均值等硬件加速模块。

  据了解,即将在今年四季度量产交付的零跑C11)就将采用2颗凌芯01无人驾驶芯片,两颗芯片互为冗余,为L3级无人驾驶打下硬件基础。

  在此前的一次公开演讲中,零跑汽车创始人、董事长朱江明说道,凌芯01芯片由浙江芯昇电子设计,也就是此前浙江大华技术芯片部门。这一部门从2008年起就开始做车牌识别系统,在智能交通领域已有多年布局。同时,大华技术在人脸AI识别领域也有大量技术积累,在某些领域已经处于领先地位。

  他表示,零跑汽车与浙江芯昇电子合作,研发资源投入到智能驾驶领域,根据中国道路特点适配,在智能驾驶领域超越特斯拉只是时间问题。

  实际上,国内还有多家AI、芯片领域的公司也正在发力无人驾驶芯片,在上月举行的世界人工智能大会上,寒武纪创始人、CEO陈天石博士在演讲中就阐释了寒武纪“云边端车”布局, 寒武纪将推出超200TOPS AI性能、7nm制程无人驾驶平台。

  由此可见,从去年到今年,国内无人驾驶芯片产业正在逐渐崛起,从产品布局、市场领域都实现了零的突破,而这还仅仅是国内无人驾驶芯片崛起的开始。

  其中,地平线都采用伯努利架构BPU(Brain Processing Unit),而更高算力的征程5芯片采用了贝叶斯BPU,这已经是地平线的第三代AI专用加速计算核心。

  贝叶斯BPU支持EfficientNet和Transformer,针对无人驾驶场景的特点,专对于低批量高性能的模式来优化,实现无人驾驶芯片计算延迟大幅降低。

  贝叶斯BPU具有张量、向量、深度学习等专用计算所需的计算核,是一个异构的计算单元,每一个计算单元都有L0存储,并通过高带宽数据传输通路与L1级2D存储相连。地平线还利用了跨层聚合(Layer binning)技术实现本地化计算多个模型层级,提升近存数据复用率。

  算力强大只是纸面参数,地平线贝叶斯BPU在物体检验测试能力上具有更强的表现。

  在MS CoCo物体检测测试中,输入512*512分辨率的图像,保证mAP精度达到34.6%的前提下,英伟达Xavier的处理速度是143FPS。由此推算,性能7倍于Xavier的英伟达Orin芯片帧率为1001FPS。而地平线在这一测试中取得的成绩是1283FPS,并且拥有更低的功耗。

  华为MDC所采用的昇腾系列芯片,这一系列的芯片目前已经用于华为的人工智能解决方案之中,覆盖智能边缘方案和数据中心方案。

  昇腾芯片采用达芬奇架构,集成了丰富的计算单元,能够很好的满足不同类型的计算。从华为官方的MDC610平台逻辑架构能够准确的看出,AI模块、ISP模块、CPU模块集成在一颗SoC中,并与外部通信,也是一颗异构架构的SoC。不过MDC300的架构不一样,虽然也有昇腾310 AI芯片,同时还有一颗鲲鹏920S作为整个域控制器的主控芯片。

  目前,华为所公布的MDC所用AI芯片的参数并不多,但能确定的是,昇腾系列AI芯片是海思的自研产品。

  黑芝麻同样如此,在黑芝麻最强芯片华山二号A1000 Pro中,就搭载了黑芝麻自研的图像处理器NeuralIQ ISP以及DynamAI NN神经网络加速器。

  在此前发布的黑芝麻华山二号A1000芯片的DynamAI NN神经网络加速器中,拥有4个3D卷积阵列,主频为1.2GHz,算力能达到39TOPS;同时还有1个2D GEMM矩阵乘法阵列,主频800MHz。另外,芯片内还有5个独立DSP,让整个芯片的算力能够达到43TOPS。

  芯驰科技V9T芯片中,也集成了AI运算加速单元、视觉运算加速单元和3D/2D图形加速单元,实现1TOPS的算力。同时,也能通过PCIe扩展AI算力。

  此前推出的V9L/F两款芯片更注重驾驶辅助,依托CV加速引擎,直接从底层启动环视组件,启动时间能缩短至1.8秒。在先前的采访中,芯驰科技并没有透露更多自研内核的信息。

  凌芯01使用了完全自主知识产权的内核,使用8核心神经网络处理器,能够准确的通过应用需要,任意组合核心的个数。凌芯01神经网络处理器的最大算力为4.2TOPS,但零跑汽车没有公布这颗核心的更多细节。

  国内无人驾驶芯片在自研AI内核具备一定的实力,很值得点赞,这一个AI内核很可能就会决定未来无人驾驶的走向。

  而在制程方面,国内无人驾驶芯片或许是未来一个阶段需要迎头赶上的领域。目前,地平线nm HPC+制程,征程3采用16nm FFC(FinFET Compact),征程5采用16nm FinFET制程;华为昇腾310采用12nm制程;黑芝麻A1000、A1000L以及A1000 Pro三款芯片全部采用16nm FinFET制程;芯驰科技也采用16nm制程;凌芯01则采用28nm HPC+制程。

  而目前量产无人驾驶领域,英伟达现有Xavier芯片为16nm制程,特斯拉Hardware 3.0采用14nm制程,Mobileye EyeQ4芯片采用28nm制程,似乎和国内一种无人驾驶芯片没有太大差距。

  但实际上,今年下半年,Mobileye EyeQ5就将搭载与极氪001),采用7nm制程;明年大量装车的英伟达Orin芯片,采用7nm制程,高通即将上车的Snapdragon Ride无人驾驶解决方案采用5nm制程。有传言说,特斯拉也正研发下一代无人驾驶电脑Hardware 4.0,采用5nm制程。

  而明年前装上车的国内无人驾驶芯片,大多仍使用16nm制程芯片,其效能表现可能会落后于更先进制程芯片。

  根据全球ADAS头部企业Mobileye年初发布的报告,2020年,Mobileye EyeQ系列芯片的出货量达到1930万片,覆盖了全球28家OEM厂商,共有49个项目,这一体量非常巨大。

  今年下半年,基于Mobileye EyeQ5芯片的无人驾驶方案将开启量产,极氪001将是首款量产车型,相信明年无论是吉利品牌还是其他自主品牌,都将有更多车型搭载基于EyeQ5芯片的方案。

  同时,英伟达的大算力芯片在无人驾驶行业快速崛起,L4级无人驾驶公司基于英伟达芯片做开发,量产车中已有小鹏P7)使用了英伟达Xavier无人驾驶芯片。

  而在明年,蔚来、上汽R汽车、智己汽车、法拉第未来等造车新势力都将使用英伟达的无人驾驶芯片。未来,奔驰沃尔沃、现代、奥迪也将采用英伟达的解决方案。

  也就是说,英伟达正在快速占领高端车型、L4级无人驾驶市场。即便英伟达装车量并没有Mobileye高,但基于英伟达芯片的无人驾驶方案,几乎就是当前无人驾驶金字塔的顶端。

  同时,还有特斯拉这一重要玩家,超百万保有量的特斯拉对比任何造车新势力都具有巨大优势,真正的全栈自研确实得到了行业的认可。

  此外,明年高通将量产Snapdragon Ride无人驾驶解决方案,长城汽车已经确定搭载使用。明年,高通的Snapdragon Ride或将是首款5nm自动驾驶芯片,其效能表现相信会让诸多整车厂和自动驾驶公司非常期待。

  从去年到今年,地平线级自动驾驶的车型有奇瑞大蚂蚁和2021款理想ONE。奇瑞大蚂蚁近几月的销量都在百余台左右,并不亮眼,选配L2级自动驾驶的车型比例未知。理想ONE的销量则是节节攀升,2021款理想ONE自今年6月开始交付,当月交付量达到7713辆,7月交付量达到8589辆。

  就在上个月月底地平线的发布会前,地平线CEO余凯带领供应商与行业人士参观时,同中国电动汽车百人会副理事长董扬说道,地平线万辆包括智能座舱和无人驾驶,地平线现在距离这一目标,还有多重困难需要克服。

  华为的ADS解决方案今年实现了零的突破,搭载进入极狐阿尔法S华为HI版车型中。根据官方信息,华为HI版车型将在今年四季度交付,四季度交付目标为1000台。

  而目前,还没有第二家车企宣布采用华为的ADS无人驾驶解决方案或者MDC无人驾驶平台。

  黑芝麻和地平线两家公司虽然已经实现流片、成功出货、为OEM送样等量产上车前的各项步骤,但车东西获悉,两家公司无人驾驶芯片产品的前装量产时间最早也在明年。

  因此,在今年和明年L2级无人驾驶快速普及的时间里,海外大厂会继续占领L2级无人驾驶芯片的市场。

  不过,对国内无人驾驶芯片行业现状也不必过于悲观,市场格局正在悄然发生变化。

  上月月底地平线举行的发布会上,上汽集团宣布旗下荣威RX5)将于明年搭载征程3芯片上市,未来也将搭载征程5芯片。

  长城汽车表示,在过去4个月时间里,长城与地平线芯片实现智能座舱功能。目前,地平线芯片,应用场景在无人驾驶、智能座舱多个方面。

  国内造车新势力第四强哪吒汽车也宣布,目前所有车型都在布局量产征程3芯片,征程5芯片也正在预研中。

  目前,已经有超过14个品牌的车型量产或定点地平线的芯片产品(包括智能座舱和无人驾驶),各大自主品牌开始使用国内厂商的芯片,也是业内的大趋势。

  同时,地平线的无人驾驶解决方案更倾向于视觉方案,并且还拥有基于视觉的高精度建图定位方案,这种方案可以不使用高精地图,因此把芯片和自动驾驶方案卖到海外市场会更加容易。

  相比于其他科技强国,我国芯片行业的起步较晚。然而经过国内芯片行业加速发展,已经打造了不少国产替代方案,并且实现了规模前装量产,甚至装进了理想ONE这样的30万元以上的车型。

  在这背后,有着芯片行业多年来网罗优秀人才,才能够让芯片设计能力快速提升。与此同时,芯片行业也应居安思危,在芯片制造领域,我国还有大量空白。



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