黑芝麻發(fā)布華山二號(hào)芯片，可支持L3級(jí)自動(dòng)駕駛

6月15日消息，國內(nèi)自動(dòng)駕駛芯片公司黑芝麻今天發(fā)布了旗下第二款產(chǎn)品——華山二號(hào)芯片。

該芯片是黑芝麻創(chuàng)業(yè)四年來的最重磅產(chǎn)品，單芯片AI算力最高可達(dá)70TOPS（A1000）。由兩顆華山二號(hào)組成的域控制器，最高可實(shí)現(xiàn)140TOPS的AI算力，功耗25W，可支持L3級(jí)自動(dòng)駕駛。

▲黑芝麻華山二號(hào)（A1000）芯片

作為對(duì)比，目前量產(chǎn)車中最強(qiáng)自動(dòng)駕駛芯片——特斯拉FSD芯片單顆為72TOPS。兩顆特斯拉FSD芯片構(gòu)成的域控制器（HW3.0），算力為144TOPS，功耗72W。

很明顯，黑芝麻華山二號(hào)實(shí)現(xiàn)了接近特斯拉FSD芯片的算力，但是能耗卻只是特斯拉差不多三分之一，同時(shí)成本也比特斯拉更低。

從數(shù)據(jù)上來看，華山二號(hào)毫無疑問是國內(nèi)最強(qiáng)自動(dòng)駕駛芯片，性能已逼近特斯拉FSD芯片，同時(shí)還擁有明顯的功耗和成本優(yōu)勢。

那么問題來了，作為一家創(chuàng)業(yè)公司，黑芝麻的華山二號(hào)芯片究竟是如何實(shí)現(xiàn)這種炸裂性能的？華山二號(hào)芯片的問世，又將給風(fēng)起云涌的自動(dòng)駕駛市場帶來怎樣的改變呢？

帶著這些疑問，車東西也與硅谷芯片老炮——黑芝麻CEO單記章進(jìn)行了長達(dá)兩個(gè)小時(shí)的對(duì)話，找到了問題的答案。

一、豪華芯片團(tuán)隊(duì)推王牌產(chǎn)品 性能叫板特斯拉

今天晚上，芯片創(chuàng)企黑芝麻舉行線上發(fā)布會(huì)，推出了旗下的第二款產(chǎn)品，也是創(chuàng)業(yè)四年來的最重磅產(chǎn)品——華山二號(hào)自動(dòng)駕駛芯片，包括A1000和A1000 Lite兩個(gè)版本。

其中單顆A1000最高可實(shí)現(xiàn)70 TOPS的AI算力，功耗在8W以內(nèi)。通過不同的組合，A1000可以支持從L0到L4的多種自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

由單顆A1000組成的控制器，可以支持L2+級(jí)自動(dòng)駕駛，2顆、4顆并聯(lián)，則分別可以實(shí)現(xiàn)140 TOPS和280 TOPS的算力，用來支持L3，甚至是限定場景的簡單的L4級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。

▲基于A1000可組成不同的計(jì)算平臺(tái)

目前量產(chǎn)車中最強(qiáng)的自動(dòng)駕駛芯片為特斯拉的FSD芯片，單顆算力為72 TOPS，略高于A1000。兩顆FSD芯片組成了特斯拉3.0版的自動(dòng)駕駛控制器（HW3.0），總算力144 TOPS，功耗為72W。

做個(gè)對(duì)比，兩顆黑芝麻A1000組成的L3級(jí)自動(dòng)駕駛控制器算力為140 TOPS，功耗25W，能效比為5.6 TOPS/W。特斯拉FSD控制器為2 TOPS/W，英偉達(dá)Xavier單芯片則為1 TOPS/W（控制器功耗略大，能效比更低）。

這樣的數(shù)據(jù)表現(xiàn)，不僅讓A1000成了國內(nèi)目前最強(qiáng)的自動(dòng)駕駛芯片，并且還有實(shí)力叫板特斯拉FSD芯片。

那么到底是怎樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，打造出了參數(shù)這么優(yōu)秀的一個(gè)自動(dòng)駕駛芯片呢？

答案是一支芯片老炮+車企老將組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)。

黑芝麻CEO單記章此前是全球視覺芯片領(lǐng)軍企業(yè)OmniVision創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)成員，在硅谷芯片行業(yè)打拼了20多年，在圖像處理芯片和軟件算法上具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。

CTO齊崢是英特爾奔騰二代芯片主要設(shè)計(jì)成員、CSO曾代兵是中興微電子總工程師，COO劉衛(wèi)紅則曾是博世中國ADAS主力部門——底盤與控制系統(tǒng)事業(yè)部的中國區(qū)總裁。

正是這樣一支豪華創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，也讓其在成立之初就迅速獲得了資本的青睞。

2017年，蔚來、芯動(dòng)能等資方向其投資了近億元。2019年4月，黑芝麻又獲得了上汽、SK中國、招商局等機(jī)構(gòu)的B輪投資。

蔚來和上汽分別是國內(nèi)最強(qiáng)的新造車和傳統(tǒng)車企，芯動(dòng)能背后是國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金和屏幕巨頭京東方，SK則是韓國電信巨頭。

黑芝麻的股東背景同樣豪華，尤其是蔚來和上汽的入局，也讓華山二號(hào)芯片的量產(chǎn)落地充滿了看點(diǎn)。

二、如何做到高算力？自研AI加速器和ISP是關(guān)鍵

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)非常依賴神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)芯片的AI算力要求極高。

各大芯片玩家們則紛紛推出了整合有CPU、GPU、ISP、DSP等多個(gè)處理器的SoC芯片來予以對(duì)應(yīng)——黑芝麻的華山二號(hào)芯片就是一顆整合了20多個(gè)核心的SoC。

在SoC內(nèi)部，不同芯片企業(yè)也選擇了不同的技術(shù)路徑。

比如英偉達(dá)Xavier內(nèi)部使用了自家極強(qiáng)的GPU來增強(qiáng)AI算力，賽靈思的MPSoC內(nèi)部則整合了自己擅長的FPGA，特斯拉FSD芯片則靠自研的NPU加速。

在單記章看來，GPU加速確實(shí)性能很強(qiáng)，但問題是GPU相比專用的AI加速器還是太通用了，它可以適配各類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)優(yōu)勢，但問題是功耗大成本高。

FPGA的優(yōu)點(diǎn)是硬件可編程，可以適配不同算法。但是對(duì)車企和Tier1的軟件工程師來說，還需要掌握硬件編程語言，用起來太復(fù)雜。

最終，黑芝麻選擇了跟特斯拉一樣的NPU路線，在SoC里面集成了一個(gè)名為DynamAI NN引擎的NPU來進(jìn)行AI加速。

這個(gè)NPU內(nèi)部最多可搭載4個(gè)3D卷積MAC陣列、1個(gè)2D GEMM陣列，以及1個(gè)EDP運(yùn)算單元和5個(gè)DSP，支持4/8/16位多種運(yùn)算精度，工作頻率為1.2GHz。

這么多的計(jì)算單元，既保證了大算力，同時(shí)又能夠適配不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行壓縮和稀疏性加速，從而讓A1000最高可以實(shí)現(xiàn)70 TOPS的AI算力，以及超過80%的硬件利用率。

▲A1000芯片的AI加速引擎

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)對(duì)攝像頭的依賴極強(qiáng)，視頻畫面又是進(jìn)行AI計(jì)算的基礎(chǔ)。對(duì)于一款自動(dòng)駕駛芯片來說，能夠?qū)D像進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的前端處理至關(guān)重要。

這方面，基于單記章等核心成員在圖像處理芯片領(lǐng)域的積累，黑芝麻在A1000這顆SoC內(nèi)還集成了自研的高性能ISP，以保證讓汽車看的更清。

單記章告訴車東西，得益于高性能ISP，A1000可以最多接入12路高清攝像頭的畫面，（最高甚至可以達(dá)到4K分辨率）。再加上高達(dá)30Gbps的高帶寬，讓其可以每秒處理12億像素。

此外，A1000還支持HDR處理，通過講長曝光和短曝光的圖像進(jìn)行擬合，來讓汽車在黑暗、逆光等不利環(huán)境下也能看的清楚。

▲A1000支持HDR技術(shù)

一款自動(dòng)駕駛芯片想要大規(guī)模量產(chǎn)，高算力只是第一步，適配性、安全性和經(jīng)濟(jì)性也是重要指標(biāo)。

單記章介紹稱，A1000不僅支持毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭、IMU、GPS等常見傳感器，并且還可接入高等級(jí)自動(dòng)駕駛常用的激光雷達(dá)、V2X等數(shù)據(jù)。

該芯片從研發(fā)之初就嚴(yán)格遵循了車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，滿足AEC-Q100 G2、ISO26262 ASIL-B的要求。

在A1000內(nèi)部，專門部署了一個(gè)安全核心，在其他核心失效時(shí)來保證基礎(chǔ)功能。同時(shí)在實(shí)現(xiàn)L3及以上級(jí)別自動(dòng)駕駛時(shí)候，多顆A1000芯片互為冗余，則可以達(dá)到ASIL D級(jí)認(rèn)證。

經(jīng)濟(jì)性上，A1000選擇了目前汽車芯片主流的16nm工藝，并通過巧妙的設(shè)計(jì)，將SoC封裝尺寸降低至90平方毫米。

作為對(duì)比，特斯拉采用的是三星14nm工藝，尺寸為260平方毫米。英特爾家Mobileye的最新產(chǎn)品EyeQ5則采用了7nm工藝。

較成熟的工藝以及較小的封裝面積，讓A1000擁有了不錯(cuò)的成本優(yōu)勢。再加上強(qiáng)大的AI算力、較低的功耗和廣泛的傳感器適配性，讓這款芯片真正具備了大規(guī)模前裝量產(chǎn)的潛力。

三、自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)迎來中國芯 將加速L2/L3量產(chǎn)

從谷歌2009年成立自動(dòng)駕駛團(tuán)隊(duì)開始計(jì)算，自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)已經(jīng)走過了10個(gè)年頭。

雖然研發(fā)進(jìn)程依然熱火朝天，但業(yè)界目前對(duì)L4級(jí)以上高等級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)落地則較為悲觀——L4級(jí)無人車仍然需要安全員隨時(shí)監(jiān)督，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)僅能在簡單環(huán)境行駛，真正規(guī)模化部署遙遙無期。

不過好消息是L1/L2級(jí)自動(dòng)駕駛已經(jīng)迎來爆發(fā)期——甚至成了新車標(biāo)配功能。而L3級(jí)自動(dòng)駕駛，也到了量產(chǎn)前夜。

博世底盤控制系統(tǒng)中國區(qū)駕駛員輔助業(yè)務(wù)單元副總裁蔣京芳此前表示，僅2019年，就至少有40款新車搭載了博世的L2級(jí)自動(dòng)駕駛，呈現(xiàn)出井噴的態(tài)勢。

▲A1000開發(fā)板

到了2020年，廣汽、長安等自主車企又加速了L3級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)的量產(chǎn)進(jìn)程，先后進(jìn)行了L3級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)的演示，并發(fā)布了支持L3級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)車型。

L1~L3級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)火熱的同時(shí)，卻也存在著明顯的缺芯現(xiàn)象。

對(duì)于L0/L1級(jí)系統(tǒng)，使用傳統(tǒng)的車規(guī)級(jí)CPU/MCU即可滿足需求，但到了L2以及L2+、L3級(jí)別，就需要引入越來越多的AI算法，也意味著需要AI加速器的支持。

目前使用較多的是FPGA和GPU加速，但是都不是最合適的產(chǎn)品。

“有Tier1就向我們反饋，現(xiàn)在使用的FPGA芯片雖然算力足，但是硬件編程復(fù)雜性太高，用起來并不順手?！眴斡浾逻@樣向車東西說道，“GPU算力也強(qiáng)，但功耗和價(jià)格又太高了，不適合大規(guī)模量產(chǎn)。”

單記章說的不無道理。

特斯拉的車型早期就選用了英偉達(dá)的計(jì)算平臺(tái)，但隨后又果斷下決心自研了FSD芯片，降低了對(duì)GPU的依賴。

奧迪是全球首個(gè)發(fā)布L3級(jí)自動(dòng)駕駛量產(chǎn)車（現(xiàn)款A(yù)8）的玩家，但因?yàn)闆]有現(xiàn)成的芯片可用，無奈只能用Mobileye EyeQ3、英偉達(dá)K1、Altera Cyclone等多款芯片并聯(lián)起來，自己做了一個(gè)名為zFAS的域控制器。

▲奧迪zFAS架構(gòu)

“多個(gè)芯片一起使用的協(xié)同難度肯定比單個(gè)SoC芯片高的多，總結(jié)一下就是效率低功耗還高?！眴斡浾逻@樣說道。

面對(duì)這一現(xiàn)狀，技術(shù)實(shí)力極強(qiáng)的特斯拉選擇自研芯片來解決，但其他車企則只能等待供應(yīng)商推出更適合汽車的自動(dòng)駕駛芯片。

這次發(fā)布的高算力、低功耗和低成本的華山二號(hào)，就是為了解決了這一問題而推出。

單記章告訴車東西，華山二號(hào)已經(jīng)送至多個(gè)車企展開測試。

“爭取今年能有多個(gè)落地突破?！眴斡浾抡f道，“多個(gè)車企對(duì)我們的芯片都很有興趣。”

事實(shí)上，就在今晚的線上發(fā)布會(huì)上，中國一汽黨委常委、副總經(jīng)理王國強(qiáng)，博世中國總裁陳玉東、蔚來汽車創(chuàng)始人李斌、上汽集團(tuán)副總裁兼總工程師祖似杰等汽車行業(yè)大佬也都錄制了視頻對(duì)黑芝麻表示支持。 王國強(qiáng)在發(fā)布會(huì)上表示：“黑芝麻已經(jīng)與中國一汽在智能駕駛超算平臺(tái)、軟硬件開發(fā)、人工智能視覺感知算法等方面展開全方位合作，在不遠(yuǎn)的將來必將結(jié)出豐碩的成果。希望黑芝麻能夠打造出中國領(lǐng)先、世界一流、滿足用戶需求的智能駕駛核心算法和芯片?！?/p>

很明顯，華山二號(hào)的推出，將為汽車行業(yè)提供了一個(gè)更加合適的自動(dòng)駕駛芯片，從而促進(jìn)更多新的自動(dòng)駕駛功能逐步落地。

最后，自動(dòng)駕駛技術(shù)作為各個(gè)國家激烈競爭的未來技術(shù)高地，極具戰(zhàn)略意義。我國政府在《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等文件中指出，要加快推動(dòng)車載高性能芯片技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)自主可控。

黑芝麻華山二號(hào)的發(fā)布，就為增強(qiáng)我國自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)的整體實(shí)力，實(shí)現(xiàn)自主可控做出了貢獻(xiàn)。

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