車(chē)規級AI芯片，引領(lǐng)汽車(chē)駛向超級計算機時(shí)代

關(guān)于車(chē)規級芯片的研發(fā)，地平線(xiàn)給出了明確的發(fā)展路線(xiàn)圖。

9月3日，第二屆全球IC企業(yè)家大會(huì )暨第十七屆中國國際半導體博覽會(huì )（IC China 2019）在上海召開(kāi)，本屆大會(huì )主題為“開(kāi)放發(fā)展 合作共贏(yíng)”，由工業(yè)和信息化部、上海市人民政府指導，中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )、中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院聯(lián)合主辦。地平線(xiàn)作為在AI芯片領(lǐng)域的先鋒創(chuàng )業(yè)企業(yè)受邀參加本屆大會(huì )，于上周宣布量產(chǎn)了中國首款車(chē)規級人工智能芯片——征程二代的消息也在整個(gè)半導體行業(yè)內引起不小的震動(dòng)，創(chuàng )始人兼CEO余凱也在會(huì )上向IC同行和產(chǎn)業(yè)相關(guān)人士們闡述了地平線(xiàn)就車(chē)規級AI芯片研發(fā)和落地的產(chǎn)業(yè)布局。

邊緣計算是應對終端數量激增和海量數據計算挑戰的關(guān)鍵

余凱在演講伊始提到，計算的變遷一直圍繞著(zhù)終端的變化，計算終端變遷將助力計算機發(fā)展史，迎來(lái)AI新時(shí)代。5G時(shí)代將產(chǎn)生無(wú)處不在的AI節點(diǎn)，同時(shí)也會(huì )看到，時(shí)代主流的變化，智能機器的數量，將會(huì )數倍于全球總人口數，蘊含前所未有的商業(yè)機會(huì )。這對邊緣計算來(lái)說(shuō)，會(huì )有一定的發(fā)展空間。

邊緣計算可靠性高、低延時(shí)、低傳輸存儲成本、脫敏合規等特點(diǎn)更符合無(wú)人駕駛的應用場(chǎng)景需求，是應對終端數量激增和海量數據計算挑戰的關(guān)鍵。目前大家的關(guān)注點(diǎn)都在4級、5級的無(wú)人駕駛，余凱認為3級自動(dòng)駕駛是一個(gè)轉折點(diǎn)，是人機交互的切換點(diǎn)，目前真正在產(chǎn)業(yè)界規?；慨a(chǎn)的是2級、2.5級的輔助駕駛，人工智能計算在輔助駕駛方面，可以提高安全性。他說(shuō)“無(wú)人駕駛毫無(wú)疑問(wèn)是車(chē)載人工智能計算最有想象力的未來(lái)，但是今天無(wú)人駕駛始終還有一些關(guān)鍵問(wèn)題需要解決，它是確定性的未來(lái)，但是當下來(lái)講，人工智能計算還在輔助駕駛的階段，我們不是說(shuō)替代司機，而是讓司機駕駛更加安全、體驗更好，包括車(chē)載娛樂(lè )導航的人機交互，包括高精度地圖眾包的生產(chǎn)，邊緣計算已然在自動(dòng)駕駛到來(lái)之前，可以產(chǎn)生巨大的市場(chǎng)規模。”

智能駕駛的發(fā)展亟待更強大的邊緣處理器

邊緣計算雖然不是數據中心，但它的計算負載同樣很大，一輛自動(dòng)駕駛車(chē)輛平均每天產(chǎn)生600-1000 TB的數據計算，僅2000輛自動(dòng)駕駛車(chē)輛產(chǎn)生的數據量超過(guò)2015年我們整個(gè)文明一天數據用量，大規模設備端部署需要成本效率。根據摩爾定律，在過(guò)去的發(fā)展過(guò)程中，推動(dòng)的不僅僅是IP層，還有人工智能層，都受到推動(dòng)。如果摩爾定律繼續，未來(lái)1000美金，我們就能買(mǎi)到等同于大腦的算力。如果無(wú)人駕駛更加智能化，則亟需更強大的邊緣處理器。

地平線(xiàn)征程二代處理器在此背景下應運而生，其搭載自主創(chuàng )新研發(fā)的高性能計算架構BPU2.0（BrainProcessingUnit）,可提供超過(guò)4TOPS的等效算力，典型功耗僅2瓦，且具有極高的算力利用率，典型算法模型在該芯片上處理器的利用率可以高于90%，能夠高效靈活地實(shí)現多類(lèi)AI任務(wù)處理，對多類(lèi)目標進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和精準識別，可全面滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛視覺(jué)感知、視覺(jué)建圖定位、視覺(jué)ADAS等智能駕駛場(chǎng)景的需求，以及語(yǔ)音識別，眼球跟蹤，手勢識別等智能人機交互的功能需求，充分體現BPU架構強大的靈活性，全方位賦能汽車(chē)智能化。

地平線(xiàn)征程二代芯片核心參數

在能效比和開(kāi)放性方面，征程二代具備顯著(zhù)優(yōu)勢。打造極致的AI能效是地平線(xiàn)芯片設計的核心理念?；谶@一理念，征程二代芯片具備極高的算力利用率，每TOPSAI能力輸出可達同等算力GPU的10倍以上。與此同時(shí)，征程二代還可提供高精度且低延遲的感知輸出，滿(mǎn)足典型場(chǎng)景對語(yǔ)義分割、目標檢測、目標識別的類(lèi)別和數量的需求。征程二代全面開(kāi)放，提供從參考解決方案，到開(kāi)放的感知結果，再到芯片及工具鏈的基礎開(kāi)發(fā)環(huán)境，并可依據客戶(hù)的不同需求提供不同層次的產(chǎn)品交付和服務(wù)。

為什么地平線(xiàn)能夠將AI處理器的算力利用率做得如此之高？原因在于地平線(xiàn)在A(yíng)I處理器設計的初始就開(kāi)始從整個(gè)芯片的系統級設計和芯片級別角度上思考SoC的設計思路，將經(jīng)典芯片設計思想和帶寬利用率優(yōu)化結合在一起，注重真實(shí)的AI能力輸出，既守住主效能又兼顧靈活效能的BPU思想。同時(shí)，地平線(xiàn)還從能源轉化為計算的效率、算力成本、算力利用率和算力轉化為AI輸出的效率四個(gè)指標率先重新定義了AI處理器的真實(shí)性能。并且前瞻性的對重要應用場(chǎng)景中的關(guān)鍵算法發(fā)展趨勢進(jìn)行預判，提前將其計算特點(diǎn)融入到計算架構的設計當中，使得AI處理器經(jīng)過(guò)一兩年的研發(fā)，在推出的時(shí)候，仍然能夠很好地適應時(shí)下最新的主流算法。因此，和其他典型的AI處理器相比，地平線(xiàn)的AI處理器，隨著(zhù)算法的演進(jìn)趨勢，始終能夠保持相當高的有效利用率，從而真正意義上受益于算法創(chuàng )新帶來(lái)的優(yōu)勢。

光有這些還不夠，大家并不能夠很好把這種處理器和算法高效算法利用起來(lái)，怎么辦呢？地平線(xiàn)還推出了全棧式工具鏈HorizonOpenExplorer（“天工開(kāi)物”開(kāi)發(fā)工具鏈），包括核心轉化工具模型結構檢查性能分析、編譯器、模擬器，輸入可以是各種開(kāi)源主流的深度學(xué)習框架產(chǎn)生出來(lái)訓練模型，輸出可以部署到人工智能處理器高效運行的模型，使用起來(lái)非常方便。

車(chē)規級芯片產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，難度大，是硬科技、長(cháng)跑道的創(chuàng )新

車(chē)載AI芯片被余凱看做是人工智能行業(yè)的珠穆朗瑪，也是自動(dòng)駕駛實(shí)現大規模落地的前提。眾所周知，車(chē)規級芯片需要滿(mǎn)足“高安全性、高可靠性、高穩定性”的技術(shù)標準要求，并需要經(jīng)過(guò)嚴苛的研發(fā)、制造、封裝、測試和認證流程，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，難度大，余凱說(shuō)“需要有超強的耐力、耐得寂寞才能把這件事情做好”。地平線(xiàn)征程二代從設計之初就嚴格按照汽車(chē)電子可靠性標準AEC-Q100的要求進(jìn)行。

地平線(xiàn)明年目標推出面向L4/L5 征程三代芯片，整個(gè)計算能力達到192TOPS，功耗僅48瓦，實(shí)際車(chē)載計算算力將是特斯拉自動(dòng)駕駛平臺的三倍。

關(guān)于車(chē)規級芯片的研發(fā)，地平線(xiàn)也給出了明確的發(fā)展路線(xiàn)圖：

明年，地平線(xiàn)將發(fā)布16nm的J2A。而地平線(xiàn)的第三代車(chē)規級AI處理器J3，性能將達到域控制級L3，符合功能安全車(chē)規級，除了滿(mǎn)足可靠性AEC-Q100，還符合功能安全，芯片達到ACILB，系統達到ACILD，并有保密價(jià)值加密機制，整體提供了安全可靠的芯片為自動(dòng)駕駛護航。J3將基于BPU3.0架構，協(xié)同CPU、CV等形成異構計算，在智能駕駛場(chǎng)景下達到最優(yōu)。其整個(gè)SoC支持多達8路以上的視頻輸入，并支持4K，地平線(xiàn)會(huì )將包括數據通路在內的整個(gè)架構做優(yōu)化，最后達到一個(gè)極好的效果。

之后，地平線(xiàn)還會(huì )推出J3 max，目前已在規劃中，預計會(huì )采用7nm等更先進(jìn)工藝，針對L4、L4+高性能車(chē)規級處理器，可支持多達12路，算力達100TOPS，功耗目標是25瓦，芯片等級達C或D。

最后余凱指出，隨著(zhù)地平線(xiàn)這樣的IC玩家不斷往前奔跑，整個(gè)行業(yè)不斷推進(jìn)摩爾定律往前發(fā)展，車(chē)載的計算從分布式ECU架構，演進(jìn)到現在的主流預控制器，到2025年會(huì )往中央計算單元去發(fā)展，汽車(chē)會(huì )展現出跟今天我們理解的PC還有移動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局本質(zhì)屬性，會(huì )變成四個(gè)輪子上面超級計算機。

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