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自动驾驭干流芯片及渠道架构(三)低算力渠道

发布时间:2022-05-19 22:52:25 来源:leyu安全版

  前面有说到,自动驾驭等级每添加一级,所需求的芯片算力就会出现十数倍的上升,L2级自动驾驭的算力需求仅要求2-2.5TOPS,可是L3级自动驾驭算力需求就需求20-30TOPS,到L4级需求200T

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  前面有说到,自动驾驭等级每添加一级,所需求的芯片算力就会出现十数倍的上升,L2级自动驾驭的算力需求仅要求2-2.5TOPS,可是L3级自动驾驭算力需求就需求20-30TOPS,到L4级需求200TOPS以上,L5等级算力需求则超越2000TOPS。

  上一章节特斯拉的算力是72TOPS,接下来介绍的几款渠道都是在200TOPS以下的低算力渠道,首要是L2等级以上的自动驾驭渠道,比方Mobileye,其首要强项在于它根据视觉的ADAS运用,低算力渠道芯片有Mobileye、瑞萨、TI,地平线 四家芯片渠道本期内容会逐个介绍。

  Mobileye成立于1999年,是以色列供给根据视觉系统剖析和数据处理研制高档驾驭辅佐系统和自动驾驭处理方案的全球先行者,为全球27家OEM厂和Tier1厂商供给“芯片+算法”软硬一体化的ADAS视觉处理方案。

  EyeQ系列芯片到2019年末出货5400万,为全球超越5000万辆轿车的行车安全保驾护航,现在全球ADAS商场占有率大约为70%。兴办之初公司致力于用单目视觉,供给包含行人检测、车道坚持和自习惯巡航等辅佐驾驭技能,1999年到2001年,Mobileye原型产品每年迭代一次,2001年Mobileye将自研的算法固化到芯片上并集成到轿车傍边,从此敞开了EyeQ芯片的研制。

  2004年4月,EyeQ1开端出产,随后公司收成多轮融资,将商业形式转向轿车安全,连续与大陆、意法半导体、麦格纳、电装、德尔福等全球尖端零部件供货商签署协作协议。2007年,宝马、通用和沃尔沃成为第一批配装Mobileye芯片的车企,Mobileye产品正式商用。2008年,Mobileye对外发布EyeQ 2,公司进入安稳打开期。2013年,Mobileye累计卖出产品打破100万台,随后出货量出现爆发式添加。2017年3月,Mobileye被芯片巨子英特尔以 153 亿美元的价格收买。

  2014年到2019年,公司营收复合增速到达44%,2019年收入8.79亿美元,净利润27.9%,其间EyeQ系列芯片2019年出货量到达1740万颗。EyeQ1至EyeQ4等芯片型号现已量产,EyeQ5则估计于下一年投放商场。EyeQ4多用于对半自动辅佐驾驭技能的支撑,最高支撑到L3等级,而EyeQ5首要定坐落Level 4/5无人驾驭阶段的运用。

  现在Mobileye一向选用传感器+芯片+算法绑定的一体式处理方案,这种关闭形式也导致客户开发灵敏度下降,短期有利于进步商场占有率,遭到转型较晚或许AI投入少的OEM厂商欢迎,但长时刻将导致定制差异化产品的才能短缺,因而需求快速迭代晋级产品的造车新势力或许对转型速度要求较快的OEM厂商很难承受Mobileye的“黑盒”办法。

  例如我国造车新势力小鹏轿车曾时刻短地用Mobileye的芯片做过测验后决议在P7上改用英伟达的Xavier,首要因为小鹏期望“把芯片和算法剥脱离,选用可编程的芯片,在芯片上进行算法研制和定制化,跟场景结合”,因而挑选了更敞开的英伟达。

  EyeQ4配备了4个CPU内核和6个矢量微码处理器(VMP),每个CPU内核又具有四个硬件线芯片引入了新颖的加快器类别:两个多线程处理集群(MPC)内核,两个可编程宏阵列(PMA)内核。结构上,EyeQ4运用 28nm的FD-SOI。功用上,比较EyeQ3,EyeQ4新增REM路网搜集办理、驾驭决议计划、恣意视点车辆辨认、可行进区域等功用。

  行将投放商场的EyeQ5将配备8枚多线程CPU内核,一起还会搭载18枚Mobileye的下一代视觉处理器。

  EyeQ5具有更为杂乱的功用,将选用7nm制程工艺。EyeQ5最多支撑20个外部传感器(摄像头、雷达或激光雷达),“传感器交融”是EyeQ5推出的首要意图。EyeQ5运算功用到达了12Tera/每秒,能耗不到5W,芯片节能功率是对标产品Drive Xavier的2.4倍。为了可以运转L4/L5等级自动驾驭,英特尔自动驾驭系统将选用摄像头为先的办法规划,搭载两块EyeQ5系统芯片、一个英特尔凌动芯片以及Mobileye软件。EyeQ5有望实施“敞开”战略,Tier1和主机厂等协作伙伴都可以运用“敞开式架构”来写入自己的代码,包含传感器交融和驾驭决议计划等。

  极氪 001 前面几天的发布会,该车型的自动驾驭运用的便是自动驾驭会选用 Mobileye 的 SuperVision 系统。

  SuperVision 是 Mobileye 打造的 360° 纯视觉智能驾驭系统。所谓纯视觉,简略了解便是像特斯拉 FSD 相同,用摄像头来完成 L2 及以上等级辅佐驾驭才能的智能驾驭系统。

  2 颗 24 Tops/10 W 的 EyeQ5H 将为自动驾驭系统供给核算上的冗余,主系统芯片将包含完好的技能栈,另一颗芯片则供给冗余备份,在主系统失效时发挥作用。

  可解放双手的高速自动驾驭:包含自动变道、不同高速公路之间的导航、自动上/下匝道以及城市道路辅佐驾驭;

  根据这个渠道打造的极氪001 会在 2021 年完成 L2+等级的自动驾驭,类似于现在特斯拉的辅佐驾驭才能,而到了2023 年根据此逐渐完成高速 NoA 或许城市 NoA。

  Mobileye 的后续产品道路 供给的算力水平是最高 24 TOPS,跟其他几家比较,这个算力水平要差劲不少。

  MIPS 在 I6500 架构之上,推出了特别针对车规的 I6500-F,而后续的 I7200 是针对无线商场的。

  因而,Mobileye 在之后的一代芯片上,抛弃了 MIPS 架构,而决议选用英特尔的 Atom 内核。

  2016 年 6 月,英特尔从 Apolllo Lake 切换到 Goldmont 架构,并先后在特斯拉、宝马、卡迪拉克、红旗、现代、沃尔沃、奇瑞的车机上很多运用。

  瑞萨是全球第二大轿车半导体厂家,全球第一大轿车 MCU 厂家,也是日本除索尼(索尼的主营业务首要是图画传感器)外最大的半导体厂家。

  从上图的roadmap 可以看到,在ADAS芯片这块,瑞萨推出的芯片比较慢,在2018-2020年都是根据R-Car Gen3 架构推的ADAS芯片。R-Car Gen3根据Arm?Cortex?-A57 / A53内核,该内核运用Arm 64位CPU架构。它供给了处理来自车辆周围多个传感器的很多数据的才能。在开发入门级或高端系统时,在图形和核算机视觉方面存在权衡。

  在2018年推出的芯片是R-CAR V3M,这颗芯片是一款首要用于前置摄像头运用的SoC,前置摄像头面对的应战是如何为核算机视觉供给高功用,一起支撑低功耗和高水平的功用安全。因为前置摄像头紧靠挡风玻璃装置,因而有必要考虑部件自身产生的热量以及阳光直射形成的温度升高。然后对低功耗的要求尤为严厉。R-Car V3M 处理了这一难题,进步了摄像头系统开发的成效。

  2019年推出第二个视觉 SoC,即 R-CAR V3H,该产品具有高功用的视觉处理才能和AI处理才能,并具有业界抢先的低功耗,该产品的方针运用是L3和L4等级的自动驾驭中的前置摄像头的运用。新一代R-Car V3H产品针对立体前置环视运用做了优化,比R-Car V3M在视觉处理方面的功用进步了5倍。

  这颗芯片的AI算力有4 TOPS,从芯片支撑的算力和处理速度来看,十分合适处理一些图画数据的处理,合适做传感器的前交融的数据处理 。

  跟着新一代ADAS和AD系统中运用的传感器数量不断添加,CNN处理功用也需求不断加强。而经过削减由功率耗费产生的热量,可以装置空气冷却式电子操控单元(ECU),然后削减分量并下降本钱。

  瑞萨一向轿车电子范畴,所以低功耗是它的拿手好戏,这儿到达了惊人的 13.8 TOPS/W 的能效比,是顶配 EyeQ6 的 6 倍之多,这个十分恐惧。

  R-Car V3U供给高度灵敏的DNN深度神经网络和AI机器学习功用。其灵敏架构可以运转一切用于轿车障碍物检测与分类使命的最前沿神经网络,供给60.4 TOPS高功用的一起,完成同类最佳的电源功率13.8 TOPS / W。

  ISO 26262轿车功用安全规范是一项针对各种功用安全等级的数字方针(方针)。最高功用安全等级的ASIL D要求单点毛病衡量规范(SPFM)为99%以上,潜在毛病衡量规范(LFM)为90%以上,因而要求极高的随机硬件毛病检测率。此外,因为先进车辆操作系统的不断打开,如新一代ADAS和AD系统,轿车级SoC全体功用根本契合ASIL D规范。

  瑞萨还开宣告安全机制,用于快速检测和呼应SoC全体中产生的随机硬件毛病。经过组合合适特定方针功用的安全机制,既可以下降功耗,又可以进步毛病检测率。将上述机制整合到R-Car V3U中后,SoC的大多数信号处理都可到达ASIL D规范,且可以具有自我确诊才能,下降AD系统中容错规划的杂乱性。

  软件使命间免受搅扰(FFI)是满意功用安全规范的重要因素。当系统中存在具有不同安全等级的软件组件时,避免较低等级使命影响较高等级使命而引发毛病就显得尤为重要。此外,当拜访硬件模块和同享内存中的操控寄存器时,在SoC中保证FFI也十分重要。因而,瑞萨电子开宣告一种FFI支撑机制,可以监督经过SoC中互连流过的一切数据,并阻挠使命之间的未授权拜访。这样在SoC上履行的一切使命均可完成FFI,然后到达ASIL D规范运用,可完成办理方针辨认、集成传感器与雷达/LiDAR、规划道路以及经过单个芯片发布操控指令。

  以技能而言,R-Car V3U并不算先进,至少NVIDIA在2020年5月发布的自动驾驭用次世代芯片Orin系列产品,CNN核算有10~2,000TOPS多种芯片;芯片是由台积电制作,运用12纳米(nm)制程,而台积电已开端供给5~7纳米制程芯片。

  R-Car V3U样品开端供货的2020年12月17日,轿车芯片范畴12纳米制程算先进技能,但瑞萨预订的R-Car V3U量产时刻是2023年4~6月,到时是有点落后了。在 Mobileye、瑞萨、英伟达、高通四大自动驾驭芯片厂家中,只要瑞萨的主业是轿车半导体,尽管算力略微落后,可是它对轿车职业的了解最深,对车规注重程度最高,V3U是在几家中仅有能过ASIL-D的厂家,一起有日本车厂加持,瑞萨期望十分之大。

  可是从Jacinto6中,咱们看到车载信息文娱与ADAS功用的结合,这款芯片包含了双ARMCortex-A15内核、两个ARM M4内核、两个C66x浮点DSP、多个3D/2D图形处理器GPU(Imagination),而且还内置了两个EVE加快器。无论是在处理文娱影音方面,仍是车载摄像头的辅佐驾驭,可使用轿车内部和外部的摄像头来出现如物体和行人检测、增强的实践导航和驾驭员身份辨认等多种功用。

  TDA3x系列可支撑车道线辅佐、自习惯巡航操控、交通标志辨认、行人与物体检测、前方防磕碰预警和倒车防磕碰预警等多种ADAS算法。这些算法关于前置摄像头、全车环视、交融、雷达与智能后置摄像头号很多ADAS运用的有用运用至关重要。

  Jacinto 7系列架构芯片含两款轿车级芯片:TDA4VM 处理器和 DRA829V 处理器,前者运用于 ADAS,后者运用于网关系统,以及加快数据密集型使命的专用加快器,如核算机视觉和深度学习。此外,这两款处理器包含支撑功用安全的微操控器(MCU),使得轿车厂商(OEM)和一级供货商可以用单芯片一起支撑 ASIL-D 高安全要求的使命和功用。

  传统轿车在网关部分选用的都是 CAN、LIN 等低速接口,对电控单元的晋级不同,现在的轿车打开到了域的结构,包含动力域、ADAS 域等,都需求高速的总线接口。

  跟着轿车完成联网,需求多个核算资源办理更多的数据,需求 PCIe 和 ENET 满意高带宽 ECU 内和 ECU 间通讯,而且在到达根本功用的一起要求高等级的功用安全,需求支撑网络安全 eHSM。DRA829V 处理器是业界第一款集成了片上 PCIe 交换机的处理器,一起,它还集成了支撑 8 端口千兆支撑 TSN 的以太网交换机,然后可以完成更快的高功用核算和整车通讯。

  ? Deep-learning matrix multiply accelerator (MMA), up to 8 TOPS (8b) at 1.0 GHz

  “C7x”下一代DSP 将TI 职业抢先的DSP 和EVE 内核整合到单个功用更高的内核中并添加了浮点矢量核算功用,然后完成了对旧代码的向后兼容性,一起简化了软件编程。在典型轿车最坏状况结温125°C 下运转时,新式“MMA”深度学习加快器可在业界最低功率包络内完成高达8TOPS 的功用。专用的ADAS/AV 硬件加快器可供给视觉预处理以及间隔和运动处理,而不会影响系统功用。

  TI公司的TDA4VM处理器系列是根据Jacinto? 7架构,方针用在驾驭辅佐系统(ADAS)和无人驾驭轿车(AV).TDA4VM处理器具有强壮的片上数据剖析的才能,并与视觉预处理加快器相结合,然后使得系统功用更高效。轿车厂商和一级供货商可用来开发前置摄像头运用,运用高分辨率的800万像素摄像头,协助车辆看得更远而且可以参加更多驾驭辅佐增强功用。

  此外,TDA4VM处理器可以一起操作4到6个300万像素的摄像头,一起还可以将雷达、激光雷达和超声波等其他多种感知处理交融在一个芯片上。这种多级处理才能使得TDA4VM可以担任ADAS的中心化处理单元,然后完成自动泊车运用中的要害功用(如盘绕视图和图画烘托显现),一起增强车辆感知才能,完成360度的辨认感知。

  经过接入摄像头、雷达和激光雷达数据,ADAS技能协助轿车看到并习惯周围的世界。很多信息涌入轿车意味着处理器或片上系统需求快速有用地实时办理多级数据处理,而且需求满意系统的功耗要求。TI的新处理器仅运用5到20W的功率履行高功用ADAS运算,无需自动冷却。

  TDA4VM 以业界抢先的功耗/功用比为传统和深度学习算法供给高功用核算,并具有很高的系统集成度,然后使支撑集中式ECU 或独立传感器中多种传感器形式的高档轿车渠道完成可扩展性和更低的本钱。要害内核包含具有标量和矢量内核的下一代DSP、专用深度学习和传统算法加快器、用于通用核算的最新Arm 和GPU 处理器、集成式下一代成像子系统(ISP)、视频编解码器、以太网集线器以及阻隔式MCU 岛。一切这些都由轿车级安全硬件加快器供给维护。

  地平线具有抢先的人工智能算法和芯片规划能?,经过软硬结合,规划开发高功用、低本钱、低功耗的边际人工智能芯片及处理方案,面向智能驾驭和 AIoT ,地平线可供给超高性价比的边际 AI 芯片、极致的功耗功率、敞开的东西链、丰厚的算法模型样?和全面的赋能服务。

  依托?业抢先的软硬结合产品,地平线向?业客户供给“芯片 + 算法 + 东西链”的完好处理方案。在智能驾驭范畴,地平线同全球四大轿车商场(美国德国、日本和我国)的业务联系?断加深,现在已赋能协作伙伴包含奥迪、博世、长安、比亚迪002594股吧)、上汽 、广汽等国内外的尖端 Tier1s ,OEMs 厂商;而在 AIoT 范畴,地平线携手协作伙伴已赋能多个国家级开发区、国内一线制作企业、现代购物中心及知名品牌店。现在根据立异的人工智能专用核算架构 BPU(Brain Processing Unit),地平线已成功流片?产?我国首款边际人工智能处理器--专心于智能驾驭的 “征途(Journey)”系?处理器和专心于 AIoT 的 “旭日(Sunrise)” 系?处理器,并已大规模商用。

  车规级芯片道路上,公司有超强的耐性和长远规划的战略才能,2020年6月长安UNI-T上市标志着公司的征途二代成为我国首个车载商用量产的AI芯片,万里长征路现已获得抢先。

  自2015年创建以来,地平线年的时刻即完成了车规AI芯片的量产落地,敞开国产车规级AI芯片的前装量产元年。公司现在具有多个主机厂定点项目订单,2020~2023年估计将迎来全面的收入和成果爆发式添加。考虑到样片流片、车规级认证和车型导入的时刻,

  作为全球通用AI芯片龙头的英伟达,在CUDA发布后9年才将K1芯片运用于奥迪A8的车用系统。征途系列芯片可以一起支撑智能轿车智能座舱AI运用和自动驾驭运用,运用于智能座舱域和自动驾驭域,终究成为中心核算渠道主控芯片。现在征途二代可支撑L2自动驾驭运用,下一代芯片将支撑L3/L4自动驾驭运用。

  未来智能座舱走向交互办法晋级,例如车内视觉(光学)、语音(声学)以及方向盘、刹车踏板、油门踏板、档位、安全带等底盘和车身数据,使用生物辨认技能(车舱内首要是人脸辨认、声响辨认),来归纳判别驾驭员(或其他乘员)的生理状况(人像、脸部特征等)和行为状况(驾驭行为、声响、肢体行为),做到让车真实“了解”人,座舱演变成全面“个人助理”。

  可以一起跑超越 60 个分类使命,每秒钟辨认方针数可以超越 2000 个,因而完全可以满意L2等级智能驾驭的各类视觉运用需求,估计2020年~2021年将会看到正式搭载征途系列芯片完成ADAS功用的量产轿车。

  地平线月份宣告推出新一代自动驾驭核算渠道——Matrix 2.0,搭载地平线征途二代车规级芯片,可满意L2~L4等级自动驾驭需求。感知层面, Matrix 2.0可支撑包含摄像头、激光雷达在内的多传感器感知和交融,完成高达23类语义切割以及六大类方针检测,感知算法还可以应对杂乱环境,支撑在特别场景或极点气候的状况下输出安稳的感知成果。

  在Robotaxi 范畴,地平线与多家尖端自动驾驭运营公司达到协作,现在Matrix 被运用于近千辆的测验车队并开已打开商业运营服务;在整车厂范畴,地平线与奥迪长时刻在高等级自动驾驭技能研制及产品化等方面打开协作,助力奥迪在无锡获得了 L4 路测车牌,奥迪我国初次在国内实践高速公路场景进行乘用车编队 L4 自动驾驭及车路协同演示也是选用Matrix核算渠道。

  新产品途径规划明晰,下一代芯片均在研制和实流片途中,预期单芯片算力未来将挨近100TOPS,处理多达16路视频信号。地平线征途二代芯片成功商用是公司新的里程碑,现在征途二代现已拿到多个国家的商场客户的前装的定点。公司后续新产品晋级和规划也在快速推动和落地,优异的商业落地成果源于继续不断的前瞻性技能探究和 AI 芯片产品的快速迭代。

  作为全球边际 AI 芯片领导者,地平线 年成功推出车规级 AI 芯片征途 2 之后,将于本年推出面向高等级自动驾驭的旗舰级芯片征途 5,具有 96TOPS 的 AI 算力,实践功用抢先世界,并将以边际人工智能芯片为中心,面向自动驾驭落地运用的实践需求,为工业供给具有极致效能、全面灵敏的赋能服务。

  作为业界第一款集成自动驾驭和智能交互于一体的全场景整车智能中心核算芯片,征途 5 系列芯片根据 SGS TV Saar认证的轿车功用安全(ISO 26262)产品开发流程系统打造,单颗芯片 AI 算力最高可达 128 TOPS,一起支撑 16 路摄像头感知核算。此外,根据征途 5 系列芯片,地平线将推出 AI 算力高达 200~1000TOPS 的系列智能驾驭中心核算机,兼备业界最高 FPS(frame per second) 功用与最低功耗。

  在J5之前,地平线已先后推出车规级芯片J2以及J3。现在J2、J3已在长安、奇瑞等多家车企的车型上完成量产,后续拿下长城、春风岚图、广汽、江淮、抱负、上汽(依照首字母排序)等多家自主品牌车企的多款主力爆款车型上完成定点开发,估计这1-2年会连续出货。

  J5将是地平线第一款面向高等级自动驾驭的大算力芯片,J5将在本年内正式发布。据此前官方发表的音讯,根据J5的协作车型量产估计在2022年。

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