2021-08-14 08:50:45
L2 级自动驾驶的加速普及，让国内自动驾驶芯片业迎来快速崛起。
从 2018 年至今年一季度 L2 级自动驾驶与新能源车渗透率对比可以发现，L2 级自动驾驶正加速普及，普及速度甚至超过了新能源车。
▲ 2018 年～2021 年一季度 L2 级自动驾驶与新能源汽车渗透率比较
L2 级自动驾驶市场规模不断扩大，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，自动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优势，国内自动驾驶芯片厂商也在提升自身技术实力。从去年到今年，国内自动驾驶芯片迎来前装量产，实现零的突破。今年，国内自动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自动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。
01.自动驾驶芯片正火 华为地平线领衔
当前，自动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。
▲ 国内头部自动驾驶芯片产品
根据公开报道，2019 年我国 L2 级自动驾驶渗透率仅有 5.2%，而在 2020 年，这一数字达到了 15%。2021 年一季度，L2 级自动驾驶渗透率达到了 17.5%。L2 级自动驾驶渗透率的不断上升已经成为汽车消费市场的大趋势。
而在更早的时期，国内芯片行业和汽车行业的从业者已经看到了这一明显趋势。
2015 年，AI 芯片创企地平线成立，研发包括自动驾驶芯片在内的车用 AI 芯片；2016 年，自动驾驶芯片创企黑芝麻智能成立，专攻自动驾驶芯片；2018 年，汽车芯片创企芯驰科技成立，聚焦自动驾驶、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自动驾驶芯片凌芯 01。
就在上个月，国内 AI 芯片企业寒武纪也宣布将在未来推出自动驾驶 AI 芯片。
从去年到今年，国内几家自动驾驶芯片企业密集推出芯片方案，正加速量产上车进程。
1、地平线推出三款芯片 两款已经上车
地平线是国内最早布局自动驾驶芯片的厂商之一，去年实现了芯片前装量产上车。最新数据显示，地平线车载芯片出货量已经超过 40 万片。
地平线首款量产上车的芯片征程 2 并非全部应用于自动驾驶，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 级自动驾驶系统基于地平线征程 2 芯片开发。
说来也很奇妙，大蚂蚁自动驾驶域控制器的 Tier 1 是中兴旗下一级子公司英博超算。所以，中兴很可能是自动驾驶行业的一位隐藏大佬。
▲ 奇瑞大蚂蚁（原名奇瑞蚂蚁）
奇瑞大蚂蚁搭载了基于 1 颗地平线征程 2 打造的自动驾驶域控制器，AI 算力达到 4TOPS。而当前自主品牌大多基于 Mobileye EyeQ4 芯片打造 L2 级自动驾驶系统，单颗芯片仅有 2.5TOPS 算力，相比之下地平线征程 2 方案还是有一定的优势。
在功能上，奇瑞大蚂蚁能够实现自适应巡航 + 车道保持的 L2 级自动驾驶功能，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，地平线推出了征程 3 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 级自动驾驶。
今年 5 月，改款理想 ONE 发布，就首次采用地平线征程 3 芯片。
▲ 理想 ONE 搭载了两颗地平线征程 3 芯片
2021 款理想 ONE 基于两颗地平线征程 3 芯片打造，算力达到了 10TOPS。而 2020 款理想 ONE 采用的是 Mobileye EyeQ4 自动驾驶芯片，算力上有了巨大提升。
▲ 2021 款理想 ONE
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，还能够实现 NOA 导航辅助驾驶的能力，能够在高速公路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，地平线还发布了征程 5 芯片，具备 128TOPS（INT8）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。
▲ 地平线征程 5 芯片
地平线预计，明年第二季度将实现基于征程 5 芯片的自动驾驶域控制器硬件量产，到明年第四季度，地平线将实现基于征程 5 芯片的 SuperDrive 自动驾驶方案量产 SOP。
2、华为加速布局 算力超 400TOPS 方案量产
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自动驾驶。
▲ 极狐阿尔法 S 华为 HI 版
今年，华为与极狐共同开发了搭载 ADS 高阶自动驾驶全栈解决方案的极狐阿尔法 S 华为 HI 版车型，搭载华为自动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，可以搭配多种传感器，适用于更多车型。
▲ 华为 ADS 技术架构
其中，ADCSC 域控制器仅适用于华为全栈自动驾驶解决方案，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，自动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，算力可以达到 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 的算力能够达到 16TOPS（INT8），整个域控制器的算力达到 64TOPS。
▲ 华为 MDC610 采用昇腾 610 芯片
MDC610 的主控 CPU 共有 16 个核心，算力达到 200K DMIPS。AI 处理器采用昇腾 610 AI SoC，算力能够达到 200TOPS（INT8）或 100TFLOPS（FP16）。在量产产品中，绝对属于第一梯队。
▲ 华为 MDC610 自动驾驶域控制器
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够达到 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自动驾驶方案。
3、黑芝麻三颗大算力芯片流片成功 即将上车
在国内自动驾驶芯片行业中，还有一家初创公司不容小觑，那就是黑芝麻。作为一家初创公司，黑芝麻专注于自动驾驶芯片的开发，而且都是高算力芯片。
▲ 黑芝麻华山二号 A1000L（左）和 A1000（右）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。
▲ 华山二号 A1000 芯片内部
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。
4、芯驰科技共发布三款芯片 踩准自动驾驶量产步伐
国内汽车芯片初创公司芯驰科技同样也有自动驾驶布局。
去年 5 月，成立不到两年的芯驰科技推出了 V9 系列自动驾驶芯片，分别是 V9L、V9F。今年 4 月，芯驰科技再次更新了自动驾驶芯片的产品线，推出了更高算力的 V9T 芯片。
▲ 芯驰科技 V9T 自动驾驶芯片
从 L0 级别的预警辅助，到 L2 + 级自动驾驶，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，能够实现 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，车辆可以实现在停车场内感知车位，并实现自动泊车入库的功能。
▲ 芯驰科技与流马锐驰合作的自动泊车方案
5、零跑推出完全自主知识产权自动驾驶芯片
与此同时，造车新势力零跑汽车也在加速研发自动驾驶芯片，并于去年推出了第一款自动驾驶芯片凌芯 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自动驾驶芯片。
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，最大算力可以达到 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 自动驾驶芯片，两颗芯片互为冗余，为 L3 级自动驾驶打下硬件基础。
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。
▲ 朱江明介绍凌芯 01
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自动驾驶芯片， 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 制程自动驾驶平台。
由此可见，从去年到今年，国内自动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，而这还仅仅是国内自动驾驶芯片崛起的开始。
02.从 AI 核心突破 猛追世界先进制程
国内自动驾驶芯片从研发、量产到装车，几年时间就实现了零的突破，证明了国内芯片设计的实力。对于自动驾驶芯片来说，最重要的核心之一就是负责 AI 计算的核心。而恰好，国内几家头部自动驾驶芯片企业的 AI 核心都是自研的。
其中，地平线的征程 2、征程 3 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，针对自动驾驶场景的特点，专门针对低批量高性能的模式进行优化，实现自动驾驶芯片计算延迟大幅降低。
▲ 地平线贝叶斯 BPU 架构
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 在物体检测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。而地平线征程 5 在这一测试中取得的成绩是 1283FPS，并且拥有更低的功耗。
▲ 地平线征程 5 的 AI 性能表现
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，能够满足不同类型的计算。从华为官方的 MDC610 平台逻辑架构可以看出，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 的架构有所不同，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，但可以肯定的是，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。
其中，DynamAI NN 神经网络加速器算力巨大，能够让 A1000 Pro 芯片的 INT8 算力达到 106TOPS，INT4 算力达到 196TOPS。
▲ 华山二号 A1000 芯片内部
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，让整个芯片的算力可以达到 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，启动时间可以缩短至 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，可以根据应用需要，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。
国内自动驾驶芯片在自研 AI 内核具备一定的实力，非常值得点赞，这一个 AI 内核很可能就会决定未来自动驾驶的走向。
而在制程方面，国内自动驾驶芯片或许是未来一个阶段需要迎头赶上的领域。目前，地平线的征程 2 采用 28nm 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。
而目前量产自动驾驶领域，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，似乎和国内一种自动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 自动驾驶解决方案采用 5nm 制程。有传言说，特斯拉也正研发下一代自动驾驶电脑 Hardware 4.0，采用 5nm 制程。
而明年前装上车的国内自动驾驶芯片，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。
03.海外巨头依然很强 霸主地位能否被撼动？
在实际市场表现上，国内自动驾驶芯片行业的几家头部企业已经撬开了市场的一角，但是面向豪华高端市场，国内芯片企业的表现还有较长的路要走。
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。
▲ 2020 年 Mobileye 的 ADAS 业务规模
今年下半年，基于 Mobileye EyeQ5 芯片的自动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。
▲ 极氪 001
同时，英伟达的大算力芯片在自动驾驶行业快速崛起，L4 级自动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 自动驾驶芯片。
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自动驾驶芯片。未来，奔驰、沃尔沃、现代、奥迪也将采用英伟达的解决方案。
▲ 蔚来 ET7
也就是说，英伟达正在快速占领高端车型、L4 级自动驾驶市场。即便英伟达装车量并没有 Mobileye 高，但基于英伟达芯片的自动驾驶方案，几乎就是当前自动驾驶金字塔的顶端。
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 自动驾驶解决方案，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。
04.国产方案批量装车 市场格局正悄然变化
而在国内，几家自动驾驶芯片厂商的前装量产之路刚刚开始。与此同时，想要前装进入合资、进口品牌的车型中，还有更长的路要走。
从去年到今年，地平线汽车芯片的出货量达到 40 万片，其中应用于 L2 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。
也就是说，地平线自动驾驶芯片已经装入了超过 1.6 万辆新车。
▲ 左：地平线 CEO 余凯，右：中国电动汽车百人会副理事长董扬
就在上个月月底地平线的发布会前，地平线 CEO 余凯带领供应商和行业人士参观时，同中国电动汽车百人会副理事长董扬说道，地平线希望到 2025 年，每年实现装车 1000 万辆。
每年 1000 万辆包括智能座舱和自动驾驶，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 自动驾驶解决方案或者 MDC 自动驾驶平台。
▲ 基于芯驰科技 V9T 芯片打造域控制器
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，两家公司自动驾驶芯片产品的前装量产时间最早也在明年。
▲ 黑芝麻 FAD 自动驾驶平台
因此，在今年和明年 L2 级自动驾驶快速普及的时间里，海外大厂会继续占领 L2 级自动驾驶芯片的市场。
不过，对国内自动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。
▲ 搭载地平线芯片的车型
长城汽车表示，在过去 4 个月时间里，长城与地平线完成了 2022 款哈弗 H9 的开发，基于征程 2 芯片实现智能座舱功能。目前，地平线现在正在布局征程 3 芯片，应用场景在自动驾驶、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。
明年，一汽红旗旗下的多款车型也将搭载地平线征程芯片。
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（包括智能座舱和自动驾驶），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，地平线的自动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。
05.结语：国产自动驾驶芯片打响突围之战
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。
由此可见，自动驾驶芯片的国产替代方案不再落伍，有实力作为海外替代产品装进汽车。
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。
因此，在自动驾驶行业中，国产芯片还有很长的路要走，需要全产业链的支持。
