智東西（公眾號：zhidxcom）
文 | 韋世瑋 心緣
智東西8月30日消息。今天，AI芯片獨(dú)角獸地平線發(fā)布國內(nèi)首款已量產(chǎn)車規(guī)級邊緣AI視覺芯片——征程2.0。
該芯片等效算力超過4TOPS，典型功耗僅為2W，采用地平線二代BPU架構(gòu)，達(dá)到車規(guī)級AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)多類AI任務(wù)處理，并對多類目標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測和精準(zhǔn)識別。
據(jù)悉，該芯片早在今年年初已成功流片，并在正式量產(chǎn)前完成了芯片的功能性和穩(wěn)定性測試，以及系統(tǒng)軟件開發(fā)和穩(wěn)定性調(diào)試。
基于征程2.0，地平線推出了面向ADAS市場的征程二代視覺感知方案，同時(shí)發(fā)布了將于明年正式上市的全新Matrix自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺。
此外，地平線還在現(xiàn)場揭示了其車規(guī)級AI處理器的Roadmap發(fā)展路線圖。
據(jù)地平線創(chuàng)始人&CEO余凱介紹，當(dāng)前地平線基于征程2.0的計(jì)算平臺，算力達(dá)16TOPS，整個(gè)系統(tǒng)功耗僅20瓦。
明年，地平線目標(biāo)推出面向L4/L5 征程3.0芯片，整個(gè)計(jì)算能力達(dá)到192TOPS，功耗僅48瓦，實(shí)際車載計(jì)算算力將是特斯拉自動(dòng)駕駛平臺的三倍。
余凱說，到2025年，地平線要推動(dòng)車載AI計(jì)算平臺達(dá)到達(dá)到1000TOPS，這是一個(gè)標(biāo)志性的象征。
這是因?yàn)?，車載人工智能計(jì)算1000TOPS算力達(dá)到人類大腦的算力。他認(rèn)為，真正實(shí)現(xiàn)無人駕駛，所要求的車載AI處理器必須是超級計(jì)算機(jī)，它的算力規(guī)模應(yīng)該是1000TOPS。
一、等效算力超4 TOPS，典型功耗僅為2W
征程2.0芯片現(xiàn)已量產(chǎn)，集成了雙核Arm Cortex A53，以及自研的雙核地平線二代BPU架構(gòu)，達(dá)到車規(guī)級AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)。
性能方面，其等效算力超過4 TOPS，采用17mm*17mm的BGA388封裝工藝，以及28HPC+低功耗CMOS工藝，其典型功耗僅為2W。
另外，該芯片最大輸入分別率為4K，支持雙路視頻輸入。
地平線創(chuàng)始人&CEO余凱表示，征程2.0的推出對自動(dòng)駕駛領(lǐng)域技術(shù)的多元化發(fā)展具有重要意義。
一方面，它不僅能夠處理多類AI任務(wù)，對多類目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和精準(zhǔn)識別。
另一方面，它支持主流深度學(xué)習(xí)框架，還能夠滿足自動(dòng)駕駛的視覺感知、視覺建圖定位、視覺ADAS等多種自動(dòng)駕駛場景的需求。
同時(shí)，基于自身BPU架構(gòu)的優(yōu)勢和靈活性，征程2.0還可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，例如語音識別、眼球跟蹤和手勢識別等，進(jìn)一步提升汽車智能化。
二、征程2.0的四大優(yōu)勢
余凱還為大家介紹了征程2.0的主要優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：
1、高算力利用率
其典型算法模型在征程2.0芯片上處理器的利用率可高于90%。
2、算力有效性
配合高效的算法，征程2.0的每TOPS算力可以處理的幀數(shù)可以達(dá)到同等算力GPU的10倍以上。
3、感知可靠性
征程2.0識別精確度大于99%，延遲低于100毫秒；
4、感知豐富性
征程2.0能夠支持多任務(wù)人工智能計(jì)算，實(shí)現(xiàn)像素級語義分割，2瓦功耗的處理器可以跑語義分割、檢測、分類、跟蹤等很多任務(wù)，可識別超過60個(gè)類別的目標(biāo)，單幀目標(biāo)識別數(shù)量超過2000個(gè)。
自征程2.0流片后，它在視覺感知輔助駕駛、高級別自動(dòng)駕駛、眾包高精地圖與定位和智能人機(jī)交互這四大智能駕駛應(yīng)用場景，已獲得一定的成就和突破。
地平線憑借征程2.0車規(guī)級AI芯片，已獲得來自5個(gè)國家的客戶的前裝定點(diǎn)項(xiàng)目，為產(chǎn)品的大規(guī)模商業(yè)化落地打下基礎(chǔ)。
三、配備AI芯片工具鏈，Matrix平臺再升級
基于征程2.0芯片，地平線還提供一套完整的AI芯片工具鏈，名為地平線“天工開物”（Horizon OpenExplorer）。
這是一套支持訓(xùn)練和預(yù)測的全棧工具鏈，能通過自動(dòng)化編譯優(yōu)化，從而高效地使用算力，幫客戶更快面向?qū)嶋H場景，完成AI應(yīng)用的開發(fā)。
“天工開物”包含模型結(jié)構(gòu)檢查器、性能分析器、模型編譯器和模擬器等工具，并配備和模型、性能、產(chǎn)品方案相關(guān)的諸多例子，如精度測試、模型訓(xùn)練、關(guān)鍵芯片模塊參考和視頻/圖片回灌參考等，以幫助客戶加快產(chǎn)品落地的進(jìn)程。
除了軟件工具包外，地平線還推出了基于征程2.0，推出了面向ADAS市場的征程二代視覺感知方案，和將于明年正式上市的全新Matrix自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺。
征程2.0視覺感知解決方案，可在低于100毫秒的延遲下，實(shí)現(xiàn)多達(dá)24大類的物體檢測以及上百種的物體識別，每幀高達(dá)60個(gè)目標(biāo)及其特征的準(zhǔn)確感知與輸出。
據(jù)悉，其車輛及行人測距測速誤差均優(yōu)于國際同等主流方案。
另外，針對國內(nèi)市場的特點(diǎn)，該方案還專門針對中國道路和場景進(jìn)行了優(yōu)化，如特殊車道線、紅綠燈倒計(jì)時(shí)檢測、車輛突然斜向插入等。
相比上一代Matrix，Matrix 2.0在算力提升高達(dá)16倍的同時(shí)，功耗僅為原來的2/3。
它同時(shí)可支持高達(dá)800萬像素、12路4K高清視頻的輸入，能實(shí)現(xiàn)10類車型分類與車燈檢測、6類車道線檢測、行人與騎車人速度朝向預(yù)測，且行人檢測距離達(dá)100米，延時(shí)低于60毫秒，功耗也低于22W。
在商業(yè)化應(yīng)用落地上，Matrix 2.0面向無人低速小車、自動(dòng)駕駛運(yùn)營車隊(duì)以及商用車/干線物流，進(jìn)一步滿足不同國家、不同場景的自動(dòng)駕駛需求。
余凱稱，其Matrix自動(dòng)駕駛的計(jì)算平臺目前是世界上面出貨量最大的兩個(gè)車載計(jì)算平臺之一。
地平線去年已向國外用戶交付百臺自動(dòng)駕駛車載計(jì)算平臺，今年又簽下了上千臺的自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺的訂單。
余凱還表示，地平線明年將發(fā)布基于征程3.0的Matrix自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺，其算力將高達(dá)192 TOPS，功耗為48W，擁有芯片級功能安全，比特斯拉自動(dòng)駕駛平臺的算力更高、功耗也更低。
據(jù)他介紹，特斯拉的自動(dòng)駕駛平臺算力是144TOPS，但它的芯片不帶單芯片級功能安全等級，是兩款芯片所導(dǎo)致的冗余，實(shí)際能夠真正用于車載計(jì)算的算力只有一半，即72TOPS。
而地平線是征程三代處理器帶芯片級的功能安全，單芯片上面提供足夠的冗余設(shè)計(jì)，192TOPS全部可用于做計(jì)算，算力將近是特斯拉車載計(jì)算平臺的3倍。
四、征程系列發(fā)展路線圖全披露
現(xiàn)場，地平線也揭示了征程系列車規(guī)級AI處理器的Roadmap發(fā)展路線圖。
明年，地平線將發(fā)布16nm的J2A。
地平線的第三代車規(guī)級AI處理器J3，性能達(dá)到預(yù)控制級L3，符合功能安全車規(guī)級，除了滿足可靠性AEC-Q100，還符合功能安全，芯片達(dá)到ACILB，系統(tǒng)達(dá)到ACILD，并有保密價(jià)值加密機(jī)制，整體提供了安全可靠的芯片為自動(dòng)駕駛護(hù)航。
J3將基于BPU三代架構(gòu)，協(xié)同CPU、CV等形成異構(gòu)計(jì)算，在智能駕駛場景下達(dá)到最優(yōu)。其整個(gè)SoC支持多達(dá)8路以上的視頻輸入，并支持4K，地平線會將包括數(shù)據(jù)通路在內(nèi)的整個(gè)架構(gòu)做優(yōu)化，最后達(dá)到一個(gè)極好的效果。
之后，地平線還會推出J3 max，目前已在規(guī)劃中，可能采用7nm等更先進(jìn)工藝，針對L4、L4+高性能車規(guī)級處理器，可支持多達(dá)12路，算力達(dá)100TOPS，功耗目標(biāo)是25瓦，芯片等級達(dá)C或D。
五、車規(guī)級芯片設(shè)計(jì)的兩大挑戰(zhàn)
相比消費(fèi)電子類產(chǎn)品中的芯片，車規(guī)級芯片設(shè)計(jì)通常面臨兩大挑戰(zhàn)。
1、對性能質(zhì)量要求高
面對海量計(jì)算和復(fù)雜場景，車規(guī)級芯片對安全性、可靠性、穩(wěn)定性有極高要求。
由于汽車在運(yùn)動(dòng)環(huán)境中工作，可能遇到更多振動(dòng)和沖擊，這要求芯片有更強(qiáng)的抗震能力，能應(yīng)對各種極端惡劣的環(huán)境或突發(fā)情況。
相比消費(fèi)類電子，汽車可適應(yīng)的溫度范圍更廣，但對故障的容忍度為0，毫秒級延時(shí)都有可能攸關(guān)生死。
因此，車規(guī)級芯片在可靠性、質(zhì)量系統(tǒng)和安全系統(tǒng)，都必須達(dá)到相應(yīng)的車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)。
另外，車載環(huán)境下，數(shù)據(jù)的吞吐非常大，所以需要高效的計(jì)算帶來的功耗，新能源車很燒電車，在封閉環(huán)境中散熱效果也不好，車載環(huán)境對能耗效率的要求又很高。
2、投入高、周期長、難度大
車規(guī)級芯片對協(xié)同全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合能力要求高，開發(fā)周期長，難度高。
海量計(jì)算必然需求一個(gè)非常龐大強(qiáng)悍的計(jì)算平臺資源，這樣的一個(gè)計(jì)算平臺資源帶來很高的成本。
整個(gè)車規(guī)級AI芯片從研發(fā)到產(chǎn)品導(dǎo)入，開發(fā)周期非常久。
設(shè)計(jì)流片需18-24個(gè)月，通過車規(guī)級認(rèn)證系統(tǒng)方案開發(fā)又要12-18個(gè)月，后續(xù)還將面臨24-36個(gè)月的整車集成和測試驗(yàn)證，再到最后的量產(chǎn)部署和迭代提升，總計(jì)耗時(shí)至少5-7年。
六、余凱：軟件將占整車成本更大比例
余凱認(rèn)為，車載的計(jì)算會從今天一個(gè)分布式ECU架構(gòu)，慢慢會演進(jìn)到域控制器，最終演變到中央計(jì)算機(jī)。
分布式ECU是多個(gè)小處理器分別處理一些小任務(wù)，車的整個(gè)性能是主體，而域控制器會把汽車運(yùn)算出來分成幾個(gè)域。
這時(shí)，汽車已經(jīng)開始展現(xiàn)了四個(gè)輪子上面的超級計(jì)算機(jī)：越來越多是數(shù)據(jù)、決策、人機(jī)交互、以及人在體驗(yàn)數(shù)字下面的便捷性。
余凱說，大概到2025年前后，汽車會展現(xiàn)出跟今天人們理解的PC還有移動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局的本質(zhì)屬性，會變成四個(gè)輪子上面超級計(jì)算機(jī)。
這種域控制器會往中央計(jì)算單元去發(fā)展。其中汽車整車的成本結(jié)構(gòu)里面會發(fā)生翻天覆地的變化。
“以前硬件是整車結(jié)構(gòu)最重要的，2025年甚至越到未來，你會發(fā)現(xiàn)這里面的計(jì)算平臺，以及軟件是整車成本里面最重要、占比最大的。”余凱表示。
余凱表示，自動(dòng)駕駛的落地時(shí)間比預(yù)期晚到，到2024年L4能否實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)可能存在變數(shù)，當(dāng)前主流的智能駕駛?cè)砸訪2、L2+的自動(dòng)駕駛能力為主。
結(jié)語：地平線的自動(dòng)駕駛商業(yè)化成績單
在征程2.0宣布量產(chǎn)之際，地平線也對外展示了其智能駕駛商業(yè)化的成績單。
目前，地平線已獲得美、德、中、日全球四大主流汽車市場的重量級客戶，同奧迪、博世、上汽、廣汽、長安、比亞迪等國內(nèi)外頂級Tier1和汽車廠商，以及禾賽科技、高新興、首汽約車、SK電訊等科技公司及出行服務(wù)商達(dá)成戰(zhàn)略合作。
在后裝市場，地平線已同包括首汽約車、SK電訊在內(nèi)的多家國內(nèi)外知名出行服務(wù)商、運(yùn)營商達(dá)成合作。
基于其AI芯片及算法，地平線將為這些合作伙伴提供助駕駛（ADAS)、車內(nèi)多模交互、高精地圖建圖與定位等一系列智能化解決方案，并已實(shí)現(xiàn)批量部署，預(yù)計(jì)未來兩三年內(nèi)能夠部署上千萬輛汽車。
另外，地平線AI芯片及解決方案Matrix也和國內(nèi)外自動(dòng)駕駛廠商、Robotaxi運(yùn)營車隊(duì)建立合作，目前已在海內(nèi)外賦能上千輛L4級別的自動(dòng)駕駛車輛。
據(jù)悉，Matrix已成為全球L4自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺的明星產(chǎn)品，未來兩三年將有望到達(dá)萬級規(guī)模的出貨。
車規(guī)級芯片成功流片后，地平線已在高級別自動(dòng)駕駛、輔助駕駛（ADAS）、多模交互等方向斬獲多達(dá)5個(gè)國家的客戶的前裝定點(diǎn)，并有望于明年上半年獲得雙位數(shù)的前裝車型定點(diǎn)。
率先搭載地平線車規(guī)級AI芯片及解決方案的量產(chǎn)車型最早將于明年年初上市。
由于前裝市場的高準(zhǔn)入門檻，前裝定點(diǎn)及量產(chǎn)被視為評判車規(guī)級AI芯片大規(guī)模商業(yè)化能力的首要指標(biāo)。
地平線副總裁、智能駕駛產(chǎn)品線總經(jīng)理張玉峰表示，征程芯片兩年內(nèi)將有百萬量級的前裝裝車量，五年內(nèi)則有望完成千萬量級的目標(biāo)。
