2000 TOPS 算力，英偉達就能統(tǒng)治自動駕駛芯片市場？

第一電動大牛作者汽車之心 2022-09-22 16:37

2000 TOPS 算力！

在今年的英偉達 GTC 上，英偉達憑借新一代自動駕駛芯片 Thor刷新了自動駕駛的算力天花板。

一顆自動駕駛芯片能不能上車，車企一般有 5 個評價維度：

性能（即算力）、成本、功耗、易用性（或易開發(fā)性）和同構(gòu)性（芯片對其他系統(tǒng)的兼容性）。

算力，首當其沖成為評價一輛汽車是否智能的重要指標，這也是在用戶端最容易被感知的一個指標。

行業(yè)里有一種說法，算力越大，自動駕駛系統(tǒng)就越聰明。這意味著產(chǎn)品經(jīng)理和工程師可以往自動駕駛系統(tǒng)里裝入更多、更高級的功能。

從 2015 年開始，英偉達開始以一年一代產(chǎn)品的節(jié)奏，迭代出了 DRIVE PX、DRIVE PX2、Drive PX Xavier、DRIVE PX Pegasus、DRIVEAGX Orin、DRIVE Thor 等自動駕駛芯片平臺。

算下來，英偉達芯片的算力以每年數(shù)倍的速度在提升，甚至還有車企和自動駕駛公司向英偉達要求更多的算力。

但問題來了：算力越高，芯片公司就能徹底統(tǒng)治自動駕駛芯片市場嗎？

今天我們就來聊一聊當前自動駕駛芯片的眾生相。

01、英偉達 Orin：大算力，完善的工具鏈，新勢力的一致選擇

「我們從眾多車企交流獲得的消息來看，除了一汽外，基本都在使用和測試英偉達的芯片。在 L2+、L3 這個市場，英偉達基本上處在一個壟斷地位。」一位熟悉汽車行業(yè)供應鏈的知情人士表示。

據(jù)不完全統(tǒng)計，在電動乘用車領(lǐng)域，英偉達已經(jīng)拿下了全球 30 家主流車企中20 家的訂單，包括奔馳、捷豹路虎、沃爾沃、蔚來、理想、小鵬、智己、飛凡、極氪等。

在自動駕駛卡車領(lǐng)域，英偉達拿下了全球 10 家主流企業(yè)中 7 家的訂單，包括圖森、智加、Navistar 等。

在自動駕駛出租車（Robotaxi）領(lǐng)域，則拿下了主流自動駕駛公司：滴滴自動駕駛、文遠知行、小馬智行、元戎啟行、輕舟智航等。

事實上，面向下一代高端旗艦類產(chǎn)品，有大算力需求的車企都在追捧英偉達 Orin，而車企中智能化標桿的蔚來、理想、小鵬先后選擇 Orin，給英偉達帶來了巨大的「破圈效應」。

9 月 20 日，在英偉達 GTC 上發(fā)布的新一代自動駕駛芯片 Thor，算力達到 2000 TOPS。

黃仁勛表示，只用一顆 Thor 芯片就能集成智能汽車所需的算力需求，包括高階自動駕駛、車載操作系統(tǒng)、智能座艙、自主泊車等。

用黃仁勛的話說，One chip to rule them all！而首發(fā)搭載 Thor 芯片上車的是車企，則是極氪。

為什么英偉達的芯片方案大受這些公司的歡迎？

這就要從英偉達的老本行 GPU 視覺圖像處理說起。

相比 CPU，GPU 更適合 AI 時代的神經(jīng)元算法，能夠進行算法的大規(guī)模吞吐并行處理。

而圍繞智能汽車，英偉達提供的不僅僅是一顆芯片，更是圍繞硬件、算法、完整工具鏈以及整合多傳感器生態(tài)的方式，為車企提供更為靈活的解決方案。

首先，英偉達提供覆蓋全面的算法。

從相對成熟的 CNN，RNN 到現(xiàn)在熱門 Transformer, GAN 以及RL 和各類新算法，英偉達都能夠提供成熟多種算法供開發(fā)者調(diào)用。

其次，英偉達提供DRIVE Hyperion Developer Kit 自動駕駛開發(fā)套件，包括：

Drive AGX 可以作為裝車硬件參考；
DGX 系列提供數(shù)據(jù)處理，訓練；
Constellation 提供虛擬仿真硬件。

這是一套智能駕駛汽車參考架構(gòu)，可加速生產(chǎn)過程中的開發(fā)、測試和驗證。

基于 Hyerion 8 開發(fā)套件受到不少車企的歡迎，包括即將在 2024 年和 2025 年上市的奔馳和捷豹路虎車型。未來還有比亞迪，Lucid 等車企。

而 Hyerion 9 將在 2026 年推出。

其三，在軟件層面，英偉達 Drive OS 提供基礎(chǔ)軟件堆棧，包含嵌入式實時操作系統(tǒng) (RTOS)、Hypervisor、CUDA 庫、TensorRT 和其他訪問處理芯片的模塊組成。Driveworks 綜合模塊庫類似于軟件的中間件，方便進行開發(fā)調(diào)用。

相比 Mobileye 的「黑盒」交付，開放、靈活的英偉達更深受車企以及自動駕駛公司的青睞。

當然，英偉達的 GPU 方案并非完美。

比如英偉達芯片的功耗和利用率上一直在行業(yè)內(nèi)被詬病。

「Xavier、Orin 的利用率基本上是 30%，怎樣優(yōu)化基本都是 30%。」一位行業(yè)人士透露。

但即便如此，這位行業(yè)人士表示，「從短期來看，三年以內(nèi)能夠最有競爭力的計算平臺依然英偉達。雖然它的功耗高，利用率也不高，但是它有非常好的算子庫。

如果我們給它的算子庫打 90 分，國內(nèi)基本上最好的也就是在 60-70 分之間，差距挺大的。」

對于在上層進行 AI 算法開發(fā)的一些工程師而言，這個算子庫的豐富程度非常有價值。

這是因為，由于每家芯片公司的底層架構(gòu)不同，任何一個模型在不同的芯片和硬件平臺上運行，一定要做優(yōu)化。如果算子庫足夠豐富，能夠把自動駕駛模型更快、更高效地鏈接到計算平臺上。

02、德州儀器 TDA4 ：中低端車型最受歡迎的芯片方案

「TDA4 芯片原來是給座艙用的芯片，后來逐漸在駕駛的域控上開發(fā)應用，有著非常好的效果。TDA4 雖然算力只有 10T 左右，但整個芯片的優(yōu)化、成熟度與開發(fā)度還是非常好的。目前國內(nèi)的車廠選擇 TDA4 的車型，粗略統(tǒng)計大概是 40%-50% 之間的覆蓋率?！?/span>

在談到德州儀器推出的 TDA4 這顆芯片時，一位業(yè)內(nèi)人士這樣表示。

德州儀器的 TDA4 芯片有若干個版本：

TDA4 VL，算力 4TOPS
TDA4 VM，算力 8TOPS
TDA4 VH，算力 32 TOPS

目前已經(jīng)量產(chǎn)的是 TDA4 VM。

據(jù)了解，德州儀器推出的下一代芯片 TDA5，算力將突破 100 Tops。

2020 年 1 月，德州儀器發(fā)布了Jacinto 7 處理器平臺。這個平臺首先面世的兩款汽車級芯片，其中一顆是應用于 ADAS 的 TDA4VM 芯片。

這款面向新一代智能駕駛應用所推出的 TDA4 系列芯片，在性能和功耗方面都有較大提升，可以提供 8TOPS 甚至是更高的深度學習性能。

它配有包括 Cortex A72、Cortex R5F、DSP、MMA 等在內(nèi)的不同類型處理器，由對應的核或者加速器處理各自擅長的任務，讓計算平臺的效率得以提高。

可以說，多級處理能力和低功耗是 TDA4VM 芯片的兩大特點。

支持深度學習和實時圖像處理
5-20W 的功耗和性能效率便可以執(zhí)行高性能 ADAS 操作，無需主動冷卻
帶有通用軟件平臺的有針對性的集成 Soc 能夠降低系統(tǒng)復雜性和開發(fā)成本
單芯片支持接入 4-6 個 300 萬像素攝像頭，可以提升車輛感知和環(huán)視處理能力

TDA4VM 集成了各種加速器、深度學習處理器和片內(nèi)存儲器，可以做到全功能可編程的集成平臺，在處理器上可支持 800 萬像素的攝像頭的接入，無論是在雨天、霧天，更大尺寸的攝像頭的接入能夠讓車輛看得更遠。

作為車規(guī)級芯片的老牌供應商，TI 也能夠提供一整套解決方案。

隨著電子電氣架構(gòu)升級（從分布式向集中式升級），行泊一體的方案在成本上更具優(yōu)勢。

包括百度、大疆、紐勱（Nullmax）、易航智能、禾多、追勢等眾多的自動駕駛解決方案公司，都基于 TDA4 芯片開發(fā)行泊一體方案。

據(jù)了解，通過泊車與行車功能的集成以及傳感器的共用，可實現(xiàn) L2+的增強感知能力，提高安全性和用戶體驗，相比傳統(tǒng) 1V1R+APA 的技術(shù)方案，成本可以節(jié)省 20%~30%。

過去幾年，第一代產(chǎn)品往往是以Mobileye EyeQ4 芯片為主導，有成熟的感知算法，性價比較高，容易走量。但受制于 Mobileye 的「黑盒」交付，算法修改較為困難。

而以德州儀器 TDA4 芯片的行泊一體方案，算力相較于 Mobileye EyeQ4 有明顯提升，同時增加感知和規(guī)控算法的開發(fā)度。

其次，是在泊車域＋行車域的設計大趨勢下，系統(tǒng)對于計算平臺的算力的要求更上一層樓。

與此同時，車廠需要一個供貨穩(wěn)定、足夠大、有足夠的影響力且安全性極強的芯片。

用業(yè)內(nèi)人士的話說，德州儀器這顆 TDA4 就「更靠譜」了。

還有一個事情值得一提：

2021 年 11 月，德賽西威與德州儀器簽署合作備忘錄，開展聯(lián)合研發(fā)與深層合作，共同發(fā)布了全新智能駕駛解決方案――IPU02 智能駕駛域控制器。

IPU02 是德賽西威基于 TI TDA4 芯片打造而成的第三款智能駕駛域控制器，也是全球首個在高級輔助駕駛落地的 TDA4 量產(chǎn)項目。

據(jù)德賽西威智能駕駛事業(yè)部總經(jīng)理李樂樂透露，IPU02 已經(jīng)進入了上汽、長城、廣汽、通用以及造車新勢力等車企配套體系，大部分項目會在 2022 年陸續(xù)量產(chǎn)爬坡，而項目落地的高峰可能會在 2023 年。

03、高通 Snapdragon Ride：自動駕駛芯片黑馬

2020 年 1 月，高通發(fā)布了全新的自動駕駛平臺 Snapdragon Ride。

這個平臺采用了可擴展且模塊化的高性能異構(gòu)多核 CPU、高能效的 AI 與計算機視覺引擎，以及 GPU。

同時包括 Snapdragon Ride 安全系統(tǒng)級芯片、Snapdragon Ride 安全加速器和 Snapdragon Ride 自動駕駛軟件棧。

目前高通已經(jīng)和通用、長城、寶馬、大眾等車企達成了合作，將在下一代新車上搭載 Ride 平臺。

高通 Snapdragon Ride 有兩大優(yōu)勢：

一是可擴展性。

L1/L2 級別主動安全 ADAS——面向具備自動緊急制動、交通標志識別和車道保持輔助功能的汽車；
L2+級別 ADAS——面向在高速公路上進行自動駕駛、支持自助泊車，以及可在頻繁停車的城市交通環(huán)境中進行駕駛的汽車；
L4/L5 級別完全自動駕駛——面向在城市交通環(huán)境中的自動駕駛、自動駕駛出租車和機器人物流。

針對 L1-L3 自動駕駛，Snapdragon Ride 能夠提供硬件+軟件棧的完整系統(tǒng)級解決方案，可以滿足汽車制造商對于不同自動駕駛級別的可擴展性需求。

二是經(jīng)濟性和高能效。

能效是車企和車主最關(guān)心的問題。

Snapdragon Ride 能夠支持 L1 級別應用所需的 30 TOPS 算力，到 L4/L5 級別駕駛所需的 700 TOPS 算力，并且最頂級平臺上多個 SoC、加速器軟硬件解決方案共同消耗的最高功率只有 130 瓦。

與采用 X86 架構(gòu)的自動駕駛平臺高達 700 瓦的功率相比，采用 ARM 架構(gòu)的 Snapdragon Ride 平臺具有巨大的能效優(yōu)勢。

有業(yè)內(nèi)人士評價：

「目前來看，高通的整個駕駛芯片的成熟度要比英偉達低。長期看，包括高通、華為、Mobileye 以及國內(nèi)的其他芯片創(chuàng)業(yè)公司，走的是 ASIC 路線。從利用率、功耗這些關(guān)鍵指標上來講，高通可能會在三年之后，也就是 2024 年 2025 年期間搶走很大一個市場?！?/span>

04、國產(chǎn)大算力自動駕駛芯片的崛起

國產(chǎn)自主替代以及相比 Mobileye 更加靈活、開放的交付方案，給了國產(chǎn)自動駕駛芯片新的發(fā)展機遇。

「我們了解到一些大車企內(nèi)部決策層明確說，從 2021 年第四季度開始已經(jīng)明確不用 Mobileye 芯片，也不會去測英偉達。新的平臺基本上還是選國內(nèi)的，包括華為、地平線、黑芝麻這樣的公司。」

可以說，國產(chǎn)自主替代對國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司、域控產(chǎn)業(yè)提供了非常好的助力。

據(jù)接近供應鏈的的人士表示，基本上在今年第四季度會有搭載國產(chǎn)芯片的主流車型的量產(chǎn)。

2023 年則是國產(chǎn)芯片上車大年，國內(nèi)芯片公司在 2023 年將取得非常好的成績。

另一方面，ADAS 巨頭 Mobileye，車企對其是「既愛又恨」：

Mobileye 對芯片的利用率優(yōu)化已經(jīng)接近完美，甚至被一些工程師評價為「神一般的存在」。
但與此同時，Mobileye 也被詬病為不開放，隨之帶來的問題是研發(fā)效率的節(jié)奏緩慢。如果車企把反饋意見提交給 Mobileye，Mobileye 內(nèi)部再去研發(fā)，整個周期基本按「年」計。

地平線的路線與英偉達模式非常相似，客戶包括一級供應商、整車廠、和出行服務商，為他們提供芯片、硬件的參考設計，以及提供工具鏈和算法等方案。