自動(dòng)駕駛寒冬與否，關(guān)鍵看“芯”

國產(chǎn)芯片可以入局，但關(guān)鍵問(wèn)題在于，高可靠性和高安全的實(shí)現。

前不久，谷歌Waymo公司的CEO John Krafcik在一次大會(huì )上承認自動(dòng)駕駛普及還需要很久的時(shí)間，因為要在任何天氣和情況條件下都能實(shí)現自動(dòng)駕駛，這種技術(shù)太難了。讓全世界自動(dòng)駕駛發(fā)展最快也相對最成熟的Waymo說(shuō)出這樣的話(huà)，自動(dòng)駕駛的難度可見(jiàn)一斑。其中，首先要跨越的可能就是智能汽車(chē)芯片。

2018年，全世界矚目的半導體行業(yè)大事件無(wú)疑是高通收購恩智浦了。雖然，最終這筆收購案以失敗結尾，但高通的收購恩智浦的意圖就是出自于拓展汽車(chē)芯片市場(chǎng)。智能汽車(chē)芯片的重要性也得以突顯。

不過(guò)，其實(shí)智能汽車(chē)芯片的戰爭早已經(jīng)悄然打響。

2017年3月份，英特爾斥資153億美元收購Mobileye，揭示了其想在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域獲取先機的意圖。前英特爾CEO科再奇直言“希望英特爾在智能汽車(chē)上不要重蹈（移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的）覆轍”。足以見(jiàn)得英特爾對智能汽車(chē)芯片的重視。

英偉達則早就成為了特斯拉、沃爾沃、百度的供應商。推出了Drive PX2、新一代人工智能超級計算機——Xavier等產(chǎn)品。

聯(lián)發(fā)科也并沒(méi)閑著(zhù)，在去年11月底正式宣布了要進(jìn)入車(chē)用芯片市場(chǎng)，在今年5月將旗下的汽車(chē)芯片業(yè)務(wù)以6億美元的價(jià)格賣(mài)給了國內的服務(wù)商四維圖新。轉賣(mài)之后又投資了一億美元給四維圖新留了一手。

與此同時(shí)，除了傳統的芯片巨頭之外，造車(chē)企業(yè)們也開(kāi)始打上了智能汽車(chē)芯片的主意。特斯拉CEO馬斯克在今年8月份表示特斯拉自己研發(fā)的AI芯片已經(jīng)準備就緒。百度也發(fā)布了云端全功能芯片“昆侖”。蘋(píng)果的自動(dòng)駕駛項目也有報道透露已經(jīng)有了實(shí)體電路板。

毫無(wú)疑問(wèn)，芯片的市場(chǎng)已經(jīng)由PC、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代開(kāi)始走向“智能汽車(chē)”時(shí)代。而在前兩個(gè)時(shí)代都毫無(wú)存在感的國內，在智能汽車(chē)芯片時(shí)代又是否能迎來(lái)“春天”呢？

國內智能汽車(chē)芯片現狀

據國內商務(wù)車(chē)ADAS服務(wù)商清智科技研發(fā)部總監潘智慧介紹，傳統的汽車(chē)電子芯片主要有這些類(lèi)別，包括：微控制單元、信號傳輸類(lèi)芯片、電源管理芯片、功率模塊芯片、專(zhuān)用功能性芯片、以及不同種類(lèi)的傳感器芯片。

智能汽車(chē)芯片在這些基礎上進(jìn)行了拓展。比如，新能源汽車(chē)上的高壓電機控制芯片、IGBT芯片模塊、BMS電池管理系統芯片、DC-DC開(kāi)關(guān)電源芯片模塊；自動(dòng)駕駛上的處理器、通訊芯片等。其中，智能汽車(chē)處理器是自動(dòng)駕駛汽車(chē)芯片中的核心。因為其對算力的要求很高。

“此外，傳統汽車(chē)上的傳感器芯片在智能汽車(chē)芯片上也進(jìn)行了拓展，比如ADAS中用到的視覺(jué)傳感器，當中的光學(xué)傳感器芯片，圖像傳感器的ISP處理芯片、視頻后處理芯片、毫米波雷達RF芯片、DSP數字信號處理芯片等。”潘智慧說(shuō)。

當前，國內所做的智能汽車(chē)芯片主要集中在：自動(dòng)駕駛處理器、ADAS、機器視覺(jué)、傳感器芯片等方面。其中，又以地平線(xiàn)、寒武紀、四維圖新、加特蘭微等企業(yè)為代表。

地平線(xiàn)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域涉及較廣。其產(chǎn)品包括自動(dòng)駕駛處理器征程、旭日、ADAS產(chǎn)品星云、Matrix視覺(jué)處理平臺等。ADAS產(chǎn)品星云支持L2級別的ADAS功能，即將量產(chǎn)；Matrix1.0則于今年4月底發(fā)布，基于其自主研發(fā)BPU架構征程2.0面向L3/L4級別的自動(dòng)駕駛應用所打造的。目前，Matrix的板卡功率為31瓦，可以支撐4路720P 30FPS圖像的實(shí)時(shí)處理。

寒武紀涉及的自動(dòng)駕駛產(chǎn)品主要有兩個(gè)：寒武紀1M處理器和寒武紀MLU100。其中，寒武紀1M能夠當做人工智能模型引擎使用，可直接支持終端訓練。而寒武紀MLU100則是基于寒武紀最新的MLUv01架構，主要可以用于自動(dòng)駕駛的開(kāi)發(fā)驗證領(lǐng)域，可提供較高性能、低功耗的算力支持。據悉海高汽車(chē)的智能駕駛運算域控制單元搭載的就是寒武紀的MLU100芯片。

四維圖新則是在2016年全資收購了杰發(fā)科技之后，從此將產(chǎn)業(yè)鏈延伸到了汽車(chē)芯片領(lǐng)域。此前，杰發(fā)科技主要是聯(lián)發(fā)科控股的子公司，產(chǎn)品為車(chē)載信息娛樂(lè )系統芯片和解決方案。如今，其車(chē)載信息娛樂(lè )系統芯片在國內后裝市場(chǎng)份額達到了50%以上。與此同時(shí)，其也在繼續拓展其他汽車(chē)電子芯片方向，比如車(chē)身控制單元MCU和ADAS等產(chǎn)品線(xiàn)。

加特蘭微是專(zhuān)攻雷達芯片的企業(yè)。其在去年發(fā)布了首顆適用于車(chē)載的77GHzCMOS毫米波雷達芯片。該芯片是全亞太第一顆適用于車(chē)載雷達的77GHz收發(fā)芯片，并且已經(jīng)實(shí)現了量產(chǎn)。雖然，當前24GHz毫米波雷達芯片有不少市場(chǎng)需求，但根本原因在于并非不愿選擇77GHz的產(chǎn)品，而是77GHz在技術(shù)上更難攻克。77GHz產(chǎn)品在性能和體積上都比24GHz更具優(yōu)勢。未來(lái)智能汽車(chē)會(huì )裝在越來(lái)越多的毫米波雷達，因此體積是重要的因素，所以未來(lái)77GHz將取代24GHz產(chǎn)品。而這也預示加特蘭微的市場(chǎng)前景。

除此之外，還有百度、華為、阿里平頭哥等正在趕來(lái)的路上。

可以看到，國內企業(yè)在智能汽車(chē)芯片市場(chǎng)基本都是近三、四年剛剛起步，有些是從原本其他的領(lǐng)域轉到了智能汽車(chē)芯片市場(chǎng)，產(chǎn)品和技術(shù)等都剛推出不久。有些還在完善，有些還未量產(chǎn)，有些即便量產(chǎn)但還未得到一定規模的實(shí)際應用。相較于英偉達、英特爾等原本就是芯片領(lǐng)域的大佬，以及快速的應用落地，國內的智能汽車(chē)芯片市場(chǎng)無(wú)疑才剛剛起步。

智能汽車(chē)芯片的崛起

說(shuō)到智能汽車(chē)芯片，就不得不提傳統汽車(chē)電子芯片。清智科技研發(fā)部總監潘智慧告訴鎂客網(wǎng)，傳統汽車(chē)電子芯片市場(chǎng)其實(shí)是比較窄的，制造汽車(chē)電子芯片的公司只有幾家，如恩智浦、英飛凌、德州儀器、意法半導體這幾家。而像英特爾、英偉達、高通等這些芯片巨頭此前在傳統芯片市場(chǎng)看不到它們的身影。

但是，伴隨著(zhù)自動(dòng)駕駛、新能源汽車(chē)的崛起，汽車(chē)芯片相較于以往發(fā)生了較大的改變，尤其是處理器之類(lèi)的芯片。因此，MCU（微控制單元）類(lèi)以及跟計算能力相關(guān)的芯片要求隨之發(fā)生了變化。核心在于自動(dòng)駕駛其實(shí)本質(zhì)上相當于為汽車(chē)設置了一個(gè)虛擬駕駛員。這個(gè)虛擬駕駛員需要大量的信息和進(jìn)行處理。這些信息包括來(lái)自車(chē)路協(xié)同系統的信息、自車(chē)環(huán)境的識別信息等，處理則像3D建模、可行駛區域計算、路徑規劃算法、安全性評估等。其都是與自動(dòng)駕駛直接相關(guān)的需要模塊，對于芯片的算力要求比較高。于是，像在PC和移動(dòng)端芯片領(lǐng)域全球知名的英特爾、英偉達、高通、AMD等，原本在汽車(chē)市場(chǎng)幾乎沒(méi)有市場(chǎng)的企業(yè)在自動(dòng)駕駛改變興起之后迎來(lái)了新的、廣闊的市場(chǎng)。

這個(gè)市場(chǎng)究竟有多大呢？

截止2017年底，我國新能源汽車(chē)累計銷(xiāo)量達180萬(wàn)輛，占比超過(guò)了全球累計銷(xiāo)量的50%。業(yè)內統計機構預測，預計到2019年，全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)價(jià)值將超過(guò)540億美元。英特爾則聯(lián)合知名市場(chǎng)調查機構Strategy Analytics對外發(fā)布了一份無(wú)人駕駛汽車(chē)市場(chǎng)規模報告，報告顯示預計到2035年全球自動(dòng)駕駛汽車(chē)規模將達到8000億美元。

前面已經(jīng)提到傳統汽車(chē)電子芯片與自動(dòng)駕駛芯片的不同。那么，實(shí)際上我們到底需要什么的智能汽車(chē)芯片呢？

新能源汽車(chē)企業(yè)小鵬汽車(chē)AI產(chǎn)品部計算機視覺(jué)首席研究員郭彥東博士告訴鎂客網(wǎng)：“首先在前裝方案中，車(chē)載芯片一定要符合車(chē)規級別，比智能手機采用的芯片在溫度等方面要求高。另外，車(chē)載芯片由于承擔著(zhù)安全相關(guān)功能，因此，對于芯片的可靠性、穩定性、運算能力要求也極高。特別是運算能力，來(lái)自Intel/Nervana的Naveen Rao提出了Computational Capacity的概念，它同時(shí)考慮了：1）Memory Bandwidth（m）；2）Precision（量化的比特數 b）；3）Utilized OPs（每秒有效的操作 o）。此外，Roofline model也常常被用來(lái)評估設計效率?，F在比較新的英偉達的Xavier SOC，理論值已經(jīng)達到了30TOPS。”

郭彥東還指出：“作為車(chē)企而言，價(jià)格與生態(tài)對我們選擇芯片也非常重要。芯片方案的成熟度，配合周邊包括攝像頭方案、開(kāi)發(fā)社區等都是車(chē)企考慮的因素。”

來(lái)自清智科技的潘智慧從供應鏈和材料獲取難度、量產(chǎn)條件、品控等方面給出了他的答案。他認為：“傳統汽車(chē)芯片獲得比較容易，雖然其中有些芯片很重要，但并不是急需的。而與算力相關(guān)的CPU、GPU、AI芯片等對于傳統的汽車(chē)電子工業(yè)稍微有所欠缺，只能依賴(lài)英特爾、英偉達等工業(yè)級芯片巨頭去努力研發(fā)。嘗試將其原有的芯片架構按照車(chē)規的要求去做提升，達到汽車(chē)規范級別芯片。”

他表示，這一塊比較稀少，因為車(chē)規級有非常詳細的規定，比如制程、工藝、測試等，并非一般廠(chǎng)家能夠做出來(lái)。并且，還有時(shí)間周期的限制，可能企業(yè)最終的批量生產(chǎn)之時(shí)才會(huì )產(chǎn)生良品率等問(wèn)題。這需要經(jīng)驗豐富的芯片公司去做。

另外，潘智慧還提到了一個(gè)冷門(mén)的芯片——高帶寬的網(wǎng)關(guān)芯片。據其介紹，由于自動(dòng)駕駛需要進(jìn)行3D建模，各個(gè)傳感器的速率帶寬非常大、刷新速度也很高，比如視頻希望能夠達到30毫秒一副圖像分析完。這會(huì )造成數據量大、刷新速率高等問(wèn)題，因此需要高帶寬的網(wǎng)關(guān)芯片將所有傳感器數據匯集在一起提供給高算力的智能芯片來(lái)處理。并且，高帶寬的網(wǎng)關(guān)芯片重要性還體現在，數據傳輸過(guò)程中，帶寬需求很高，可靠性需求也極高。

“這一塊高抗干擾性能且符合車(chē)規級別要求的網(wǎng)關(guān)芯片，可以選擇的余地不太多。”他說(shuō)。

最后一方面，潘智慧認為傳感器所需的后處理芯片選擇的余地也不多，都是國外廠(chǎng)家。該芯片是中等算力的處理芯片，價(jià)格較高，這也導致智能駕駛汽車(chē)的電子成本比較高。

敢問(wèn)國內企業(yè)路在何方？

智能汽車(chē)芯片高可靠性、高安全性、低成本、以及量產(chǎn)等要求，導致了當前智能汽車(chē)芯片市場(chǎng)中芯片的缺乏以及可獲得性不強。在潘智慧看來(lái)這樣的情況之下，給了國產(chǎn)品牌芯片進(jìn)入市場(chǎng)的機會(huì )。

由于蓬勃發(fā)展的自動(dòng)駕駛汽車(chē)想要落地，芯片供應就必須足夠，車(chē)企不可能只做一個(gè)樣機。而在性能方面，也因為可以驗證，所以國產(chǎn)芯片可以入局。但關(guān)鍵問(wèn)題在于，高可靠性和高安全的實(shí)現。一方面這需要整個(gè)生產(chǎn)設計過(guò)程中的品質(zhì)把控，國外芯片廠(chǎng)家具有豐富的經(jīng)驗和雄厚的資本實(shí)力，只需收購傳統汽車(chē)芯片企業(yè)，制作工藝就比較容易獲得。也因此能夠極大的縮短研發(fā)、設計、生產(chǎn)時(shí)間。而國內的芯片基礎本來(lái)就比較薄弱，何況是剛興起的智能汽車(chē)芯片。這方面的設計生產(chǎn)工藝，可能會(huì )比較缺乏，也可能因此需要付出一定的市場(chǎng)代價(jià)去幫助其驗證。

“我認為在控制風(fēng)險的前提條件下，適當的某些情況下，比如封閉環(huán)境下的自動(dòng)駕駛汽車(chē)芯片，國產(chǎn)芯片的市場(chǎng)是沒(méi)有任何問(wèn)題的，芯片企業(yè)可以通過(guò)實(shí)際的應用來(lái)控制芯片品質(zhì)如何。與此同時(shí)，大量的應用也將快速推動(dòng)國產(chǎn)芯片企業(yè)芯片質(zhì)量的大幅度提升。”他說(shuō)。

2018年，芯片讓快速發(fā)展中的中國科技迎來(lái)了極其沉重的“一巴掌”，這也讓行業(yè)內外的人都意識到自主研發(fā)芯片的重要性。格力董事長(cháng)董明珠擲地有聲地說(shuō)將砸500個(gè)億做芯片，阿里巴巴也在其云棲大會(huì )上宣布成為獨立芯片公司平頭哥；百度推出了“昆侖”，華為推出了“全棧全場(chǎng)景的解決方案”以及昇騰910、310AI芯片；后起之秀地平線(xiàn)、寒武紀紛紛推出了自主研發(fā)的芯片、平臺產(chǎn)品......

芯片戰爭對于國內來(lái)說(shuō)才剛剛開(kāi)始，而智能汽車(chē)芯片市場(chǎng)或許能讓國產(chǎn)芯片開(kāi)始有立足之地。所謂，路在何方？

其實(shí)，路一直都在腳下。只要開(kāi)始去做，一切都還不晚。

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