ADAS/AD主控芯片研究

佐思汽研發(fā)布《2020年ADAS/AD主控芯片產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》。 隨著L2滲透率越過(guò)15%之后，L2將走向普及階段。L2.5車(chē)型將進(jìn)入密集發(fā)布期，L3和限定場(chǎng)景的L4量產(chǎn)也已經(jīng)不遠(yuǎn)。 當(dāng)汽車(chē)配置邁向高階自動(dòng)駕駛時(shí)，環(huán)境感知傳感器開(kāi)始大量安裝，對(duì)主控芯片的算力和算法要求越來(lái)越高。

資料來(lái)源：英飛凌

單一類(lèi)型的汽車(chē)處理器，無(wú)論是FPGA、CPU、GPU還是ASIC，都無(wú)法滿足高階自動(dòng)駕駛車(chē)輛的需要。集成CPU、GPU、NPU、ISP等一系列運(yùn)算單元的系統(tǒng)級(jí)SoC（主控芯片），開(kāi)始成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。 在主控芯片領(lǐng)域，不同廠商有著不同的技術(shù)路線，主流方案為不同芯片構(gòu)型的異構(gòu)融合。CPU負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算和任務(wù)調(diào)度；GPU作為通用加速器，可承擔(dān)CNN等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)，將在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)承擔(dān)主要計(jì)算工作；FPGA作為硬件加速器，具備可編程的優(yōu)點(diǎn)，在RNN/LSTM/強(qiáng)化學(xué)習(xí)等順序類(lèi)機(jī)器學(xué)習(xí)中表現(xiàn)優(yōu)異，在部分成熟算法領(lǐng)域發(fā)揮著突出作用；ASIC可實(shí)現(xiàn)性能和功耗最優(yōu)，作為全定制的方案將在自動(dòng)駕駛算法成熟后成為最終選擇。

Mobileye是做傳統(tǒng)算法起家的。EyeQ5主要有 4 個(gè)模塊：CPU, CVP（計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理器）, DLA（深度學(xué)習(xí)加速器） 和 MA。從各個(gè)模塊的大小來(lái)看，CPU 和 CVP 是大頭。CPU 占據(jù)很大空間。CVP 是針對(duì)很多傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法設(shè)計(jì)的 ASIC。Mobileye一直以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法而聞名，也因?yàn)榈凸亩艿綇V泛歡迎。DLA 在 EyeQ5 最初的宣傳材料里并沒(méi)有出現(xiàn)，是后來(lái)才加進(jìn)去的。DLA 在整個(gè)芯片里占據(jù)的比例還是較小，應(yīng)該是受市場(chǎng)壓力才添加的。 Mobileye先知先覺(jué)，早早選擇出售給INTEL，未來(lái)可以和英特爾的CPU、FPGA技術(shù)資源整合。目前EyeQ5的短板是開(kāi)放性不足，加上算力不強(qiáng)，車(chē)企用戶并不多，公開(kāi)的只有四家，比英偉達(dá)Xavior少了很多。

主要車(chē)企和Tier1的ADAS/AD主控芯片選擇表（部分）

我們推測(cè)Mobileye為了解決開(kāi)放性問(wèn)題，投入很大力量補(bǔ)課。NXP和瑞薩也在補(bǔ)課，除了完善API、工具鏈、生態(tài)鏈，還參股和收購(gòu)相關(guān)企業(yè)，如NXP投資Kalray，瑞薩收購(gòu)IDT。 剛才提到Mobileye 的算法解決方案還是以傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法為主，深度學(xué)習(xí)算法為輔。而Mobileye 的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Nvidia則是以深度學(xué)習(xí)算法為主。

Xavier 主要有 4 個(gè)模塊: CPU，GPU，DLA（深度學(xué)習(xí)加速器）和 PVA。占據(jù)最大面積的是 GPU，然后CPU，最后輔以?xún)蓚€(gè)專(zhuān)用 ASIC：一個(gè)是用于推理的 DLA，還有一個(gè)是加速傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的 PVA。 英偉達(dá)最強(qiáng)大的地方，其實(shí)是它的開(kāi)放性和工具鏈。

2019年的GPU技術(shù)大會(huì)上，英偉達(dá)推出 NVIDIA DRIVE AP2X。這是一套完備的L2+級(jí)別自動(dòng)駕駛解決方案，其中包含 DRIVE AutoPilot 軟件、DRIVE AGX 和 DRIVE 驗(yàn)證工具。為了增強(qiáng)制圖和定位功能，DRIVE AP2X軟件增添了MapNet，用于識(shí)別車(chē)道和地標(biāo)。 DRIVE AutoPilot負(fù)責(zé)在地圖上準(zhǔn)確定位并規(guī)劃安全高效的行駛路線，Drive Works則為開(kāi)發(fā)人員提供了參考應(yīng)用程序、工具和一個(gè)全面的模塊庫(kù)。ClearSightNet是英偉達(dá)基于攝像頭的障礙物感知軟件，該軟件將會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛檢測(cè)攝像機(jī)的失靈狀況，它接受實(shí)時(shí)攝像機(jī)傳回的畫(huà)面，評(píng)估每一幀以檢測(cè)攝像機(jī)是否失靈。 強(qiáng)大如英偉達(dá)，也有短板，就是功耗太大。高通芯片和TI芯片都只需風(fēng)冷散熱，而英偉達(dá)芯片和特斯拉芯片需要水冷散熱。這是追求高算力的副作用。

“主要車(chē)企和Tier1的ADAS/AD主控芯片選擇表”中還有一個(gè)重要選手是賽靈思，憑借FPGA的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)（低功耗、低時(shí)延、高性?xún)r(jià)比）也獲得眾多汽車(chē)行業(yè)客戶。在ADAS/AD主控芯片集成化趨勢(shì)下，賽靈思也不甘心做配角。

2018年，Xilinx正式推出Versal ACAP，這是一個(gè)完全支持軟件編程的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，可將標(biāo)量引擎、自適應(yīng)引擎和智能引擎相結(jié)合。這表明Xilinx打算從一家專(zhuān)業(yè)芯片制造商轉(zhuǎn)型為一家計(jì)算平臺(tái)提供商。 Xilinx產(chǎn)品從傳統(tǒng)的 FPGA 到 SoC（具有單個(gè)硬核心處理器的 FPGA 可編程結(jié)構(gòu)）、MPSoC（具有多個(gè)硬核心處理器的 FPGA 可編程結(jié)構(gòu)）、再發(fā)展到RFSoC（具有 RF 功能的MPSoC）和 ACAP（自適應(yīng)計(jì)算加速平臺(tái)）。

2019年，Xilinx正式推出了一個(gè)名為Vitis的統(tǒng)一軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，降低開(kāi)發(fā)人員利用FPGA的障礙。Vitis 軟件平臺(tái)支持異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，包括 Zynq SoC，MPSoC 和 Versal ACAP 等。Vitis 能夠讓開(kāi)發(fā)者在無(wú)需深入掌握硬件專(zhuān)業(yè)知識(shí)的情況下，即可通過(guò)軟件或算法代碼來(lái)自動(dòng)適配。 總之，推出Vitas和Versal的目標(biāo)，是將Xilinx從一個(gè)FPGA供應(yīng)商轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)靈活的、可適應(yīng)的計(jì)算平臺(tái)供應(yīng)商。 ADAS/AD主控芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，除了取得不錯(cuò)收獲的Mobileye, 英偉達(dá)和賽靈思，老牌汽車(chē)芯片廠家NXP、瑞薩等也在力爭(zhēng)趕上潮流。消費(fèi)電子領(lǐng)域的重量級(jí)選手高通和華為正在重兵殺入ADAS/AD主控芯片市場(chǎng)，初創(chuàng)企業(yè)地平線、黑芝麻和芯馳借國(guó)產(chǎn)替代東風(fēng)也小有收獲。 集成趨勢(shì)下，無(wú)人不變革。未來(lái)不可測(cè)，一切皆可能。

原文標(biāo)題：ADAS/AD主控芯片研究：集成趨勢(shì)下的短板與變革

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