汽車電子的AI時(shí)刻

來(lái)源：《中國(guó)電子商情》

感謝Imagination汽車產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展和市場(chǎng)總監(jiān)陳竹女士、芯擎科技業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理邵楠女士、中汽中心工程院網(wǎng)聯(lián)與線控底盤室主任郭蓬女士和國(guó)創(chuàng)中心電子電子電氣部部長(zhǎng)李秋霞女士對(duì)本文的貢獻(xiàn)與支持，本文觀點(diǎn)均來(lái)自上述四位行業(yè)人士對(duì)汽車電子多年的觀察與研究，最終由《中國(guó)電子商情》編輯部整理而成。芯片制程演進(jìn)帶動(dòng)高性能SoC發(fā)展，ChatGPT掀起新一輪人工智能浪潮……半導(dǎo)體和人工智能的快速發(fā)展讓新能源汽車的角逐場(chǎng)焦點(diǎn)逐漸由電動(dòng)化轉(zhuǎn)向智能化。我們常說(shuō)智能汽車的“終極態(tài)”是AI，AI又會(huì)重新定義汽車智能化。目前車用AI芯片的算力、性能以及能夠滿足的智能駕駛相關(guān)運(yùn)算已經(jīng)成為決定汽車智能化發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)。新能源汽車對(duì)傳統(tǒng)燃油車的顛覆，也就是新技術(shù)對(duì)舊技術(shù)持續(xù)廣泛的替代。新舊技術(shù)出現(xiàn)的矛盾，不僅僅局限于技術(shù)之間，更是新舊技術(shù)所代表的企業(yè)、產(chǎn)業(yè)、利益集群甚至國(guó)家之間的矛盾。汽車行業(yè)的供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)始重新洗牌，傳統(tǒng)的汽車供應(yīng)鏈定位和角色會(huì)因?yàn)樾录夹g(shù)的出現(xiàn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，例如傳統(tǒng)Tier 1在行業(yè)中的絕對(duì)話語(yǔ)權(quán)已逐漸消失，Tier 2、Tier 3有更多機(jī)會(huì)直接參與到整車廠的合作中。

本文將從車規(guī)芯片、AI和供應(yīng)鏈重組三個(gè)角度思考AI與汽車電子之間的關(guān)系和前景，試圖從汽車電子的發(fā)展更迭判斷未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的走向。

01、車規(guī)級(jí)AI芯片發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外主流車載汽車AI芯片有NVIDIA、Mobileye等，國(guó)內(nèi)較大的車載AI芯片廠商有黑芝麻、地平線、華為MDC等，智能座艙則以芯馳科技、芯擎科技等企業(yè)為主要代表。目前像紅旗、長(zhǎng)安、長(zhǎng)城等主流主機(jī)廠已經(jīng)與國(guó)內(nèi)的芯片廠商開(kāi)展密切合作。***若想真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，除了把產(chǎn)品打磨完善外，開(kāi)發(fā)工具鏈、應(yīng)用軟件豐富程度、售后服務(wù)等也要做優(yōu)做強(qiáng)。另外，國(guó)外廠商針對(duì)客戶的定制化開(kāi)發(fā)居多，工具鏈和開(kāi)源算法更加豐富、精良。從芯片角度，車規(guī)級(jí)AI芯片和其他應(yīng)用領(lǐng)域如消費(fèi)、工控、安防等的AI芯片最大不同就是——車規(guī)。ISO 26262的車規(guī)認(rèn)證要求非常嚴(yán)格，單IP供應(yīng)商的角度看，如果需要幫助客戶取得ISO 26262認(rèn)證，IP要遵循車規(guī)的開(kāi)發(fā)流程、提供相應(yīng)的測(cè)試文檔，甚至IP軟硬件也要取得車規(guī)認(rèn)證，所以車規(guī)是汽車電子相較于其他領(lǐng)域電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)非常重要的一點(diǎn)。

除此之外，芯片制程、工作溫度、電路設(shè)計(jì)、工藝處理系統(tǒng)成本、生命周期內(nèi)的容錯(cuò)率等諸多方面，車規(guī)級(jí)芯片比消費(fèi)級(jí)芯片更為嚴(yán)格。在供應(yīng)鏈方面，車規(guī)級(jí)芯片要求供應(yīng)鏈要有10到15年以上的供應(yīng)周期，意味著車規(guī)芯片的供應(yīng)商要有更強(qiáng)的供應(yīng)鏈管理能力。

02、AI興起對(duì)智能駕駛芯片的影響前段時(shí)間，上海車展聚焦“智能駕駛+智能座艙”，體現(xiàn)了汽車將成為核心計(jì)算平臺(tái)的趨勢(shì)。智能駕駛和智能座艙興起表明新消費(fèi)群體更看重?cái)?shù)字化和智能化的體驗(yàn)，例如購(gòu)車時(shí)，智能座艙和智能駕駛開(kāi)始成為車主和車企的主要關(guān)注點(diǎn)和賣點(diǎn)。這一趨勢(shì)一方面說(shuō)明，智能汽車新型電子電氣架構(gòu)的變革正在成為現(xiàn)實(shí)。以往，傳統(tǒng)汽車主要采用分布式ECU架構(gòu)，單個(gè)ECU功能單一，算力低，座艙的功能相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。但隨著汽車智能化發(fā)展的加速，車上新增功能越來(lái)越多，架構(gòu)部署日漸復(fù)雜，成本隨之水漲船高，并且面臨著一系列如帶寬瓶頸，通訊速率低等問(wèn)題，分布式ECU架構(gòu)已不再適應(yīng)現(xiàn)在的汽車發(fā)展。

智能駕駛和智能座艙的核心計(jì)算平臺(tái)是域集中式電子電氣架構(gòu)的產(chǎn)物，不存在原有分布式ECU架構(gòu)遺留的種種問(wèn)題，更容易進(jìn)行戰(zhàn)略的布局和落地，所以這兩個(gè)領(lǐng)域也成了初創(chuàng)企業(yè)的必爭(zhēng)之地。另一方面，軟件定義汽車的趨勢(shì)已成為業(yè)界共識(shí)。在智能汽車中，軟件應(yīng)用率最高的也是智能駕駛和智能座艙這兩個(gè)板塊。所以，不難理解智能座艙和智能駕駛已是目前業(yè)界和社會(huì)最關(guān)切的有關(guān)汽車電子的話題之一。談到智能駕駛和智能座艙，最大功臣——車載芯片不得不提及。智能駕駛汽車涉及到傳感器環(huán)境感知、高精地圖/GPS 精準(zhǔn)定位、V2X 信息通信、多種數(shù)據(jù)融合、決策與規(guī)劃算法、運(yùn)算結(jié)果的電子控制與執(zhí)行等過(guò)程，此過(guò)程需要一個(gè)強(qiáng)勁的計(jì)算平臺(tái)統(tǒng)一實(shí)時(shí)分析、處理海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)雜邏輯運(yùn)算，對(duì)計(jì)算能力的要求非常高。Imagination汽車產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展和市場(chǎng)總監(jiān)陳竹談到，目前市場(chǎng)上可以參考的高通8295含有3 TFLOPS的浮點(diǎn)算力和30 TOPS 整數(shù)算力。隨著艙駕一體、一芯多屏的發(fā)展，車載芯片對(duì)GPU的浮點(diǎn)算力需求只增不減，不但要滿足多個(gè)4K屏幕渲染，還要參與部分安全或者交互功能的計(jì)算……

這些對(duì)芯片設(shè)計(jì)層面提出極高的要求，從IP供應(yīng)商的角度，Imagination能給客戶提供成熟已商用的車規(guī)級(jí)整體IP解決方案，無(wú)論是實(shí)現(xiàn)一芯多屏的GPU硬件虛擬化技術(shù)，還是ADAS/自動(dòng)駕駛相關(guān)的AI算法運(yùn)算和加速，還是ISO26262級(jí)的IP車規(guī)認(rèn)證技術(shù)，都能讓客戶有一個(gè)成熟可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，極大助力客戶的芯片研發(fā)工作。等待未來(lái)座艙升級(jí)到更高階后，大量應(yīng)用將出現(xiàn)，整體車內(nèi)軟件的反應(yīng)速度和視覺(jué)效果會(huì)有極大飛躍，這對(duì)于車主來(lái)說(shuō)是最直觀的算力優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)。AI芯片本身就是專門為人工智能應(yīng)用而設(shè)計(jì)的芯片，最初設(shè)計(jì)初衷是希望在硬件層面加速人工智能算法的運(yùn)算，以及提高算法的效率和性能。AI芯片一般包括處理器、存儲(chǔ)器、加速器等各個(gè)核心組件，還可能有FPGA、NPU、DSP各種各樣的這種組件，它最重要的是用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自動(dòng)駕駛等多種人工智能應(yīng)用。

對(duì)于各式各樣的芯片，CPU通用性最好，但計(jì)算性能最低，GPU次之，NPU不適用通用計(jì)算，只能滿足模型機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算的加速器。芯擎科技業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理邵楠認(rèn)為，行業(yè)已經(jīng)確認(rèn)CPU并不是最適用于AI模型的算力芯片；GPU通用性更強(qiáng)，而且有CUDA這樣的成熟框架；FPGA靈活性強(qiáng)，針對(duì)計(jì)算密集型和通信密集型等應(yīng)用可以無(wú)限制編程；ASIC是定制化的設(shè)計(jì)，可以針對(duì)不同的算法模型做到定向設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，性能較好。對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)，人工智能應(yīng)用主要集中在座艙域和智能駕駛域。座艙域中，AI芯片通常出現(xiàn)在人機(jī)交互的應(yīng)用中，比如視頻信號(hào)的處理，中控屏上顯示倒車信息等。自動(dòng)駕駛域主要用AI芯片來(lái)做并行計(jì)算，比如圖像算法的處理，模型訓(xùn)練等等。而動(dòng)力域，車身域和底盤域的汽車電子還是在傳統(tǒng)汽車控制領(lǐng)域。以前，單個(gè)ECU里面就是單個(gè)MCU，現(xiàn)在，域控制器里更多是多核MCU控制類芯片。這些“域”更關(guān)注車輛安全，例如功能安全、信號(hào)傳輸時(shí)延等，反而對(duì)AI芯片的算力需求較低。中汽中心工程院網(wǎng)聯(lián)與線控底盤室主任郭蓬特別提及，現(xiàn)在 L3級(jí)以上的智能駕駛主要運(yùn)用在To B端，也就是商務(wù)車上運(yùn)用更廣，此外，在封閉及半封閉的場(chǎng)景下，落地會(huì)更容易一些。To C端的智能駕駛還是L3以下，但消費(fèi)者可以通過(guò)ADAS、變道輔助、TJA等功能感受智能駕駛的人性化和便捷。

智能交互方面，很多汽車廠商或者芯片公司正在開(kāi)發(fā)一些擬人化的算法，讓駕駛員進(jìn)入車廂后，車內(nèi)的氛圍燈、各類功能可以根據(jù)駕駛員的習(xí)慣去變化和適應(yīng)，使汽車不單單只是一輛交通工具，更像一位私人助手。

03、技術(shù)變革下的汽車供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)變

國(guó)創(chuàng)中心電子電子電氣部部長(zhǎng)李秋霞將傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈關(guān)系類比成金字塔，最底下是Tier 2、Tier 3，往上是Tier 1， “塔尖”則是整車廠。Tier 2、Tier 3把自己的軟件或者部分模塊提供給Tier 1，Tier 1則直接向整車廠供貨。此時(shí)，只有Tier 1有機(jī)會(huì)參與到車企研發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程，導(dǎo)致整個(gè)汽車電子的零部件核心技術(shù)也主要以Tier 1為主。而且，頂層的整車廠并不太關(guān)心技術(shù)具體實(shí)現(xiàn)什么，更多的是扮演系統(tǒng)集成商這一角色。也就是說(shuō)，Tier 1提供的整套汽車電子產(chǎn)品解決方案只要能滿足整車廠的需求，并安全可靠就行了。如今，汽車行業(yè)這種金字塔形的供應(yīng)關(guān)系慢慢被打破。整車廠開(kāi)始進(jìn)行扁平化的供應(yīng)關(guān)系管理，例如跳過(guò)Tier 1直接找芯片企業(yè)合作，甚至自己造芯，特斯拉FSD芯片就是如此。現(xiàn)在很多車企在走軟硬件分離的路線。以前整個(gè)零部件打包給Tier 1開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在更多是找供應(yīng)商提供，軟件采用聯(lián)合開(kāi)發(fā)的模式。Tier 1逐漸向中間件業(yè)務(wù)靠攏，應(yīng)用層的車企掌控更多自主權(quán)，這種趨勢(shì)意味著車企從過(guò)去分離的功能定義轉(zhuǎn)向整車整體的布局。比如全資購(gòu)買一家芯片企業(yè)，或者和其他企業(yè)去合資成立芯片公司等。除了芯片，整車廠也將眼光投向軟件和操作系統(tǒng)，尤其是某些特定的數(shù)字化服務(wù)。Tier 2、Tier 3、軟件供應(yīng)商等也不僅僅是底層角色，它們開(kāi)始向上做基于智能汽車應(yīng)用的生態(tài)布局。

不過(guò)，有些車企會(huì)根據(jù)自身?xiàng)l件的定位和戰(zhàn)略進(jìn)行軟件自研，比如小鵬是全棧自研，研發(fā)成本非常大，有些車企則采取部分自研，成本控制比較靈活。

04、結(jié)語(yǔ)

“長(zhǎng)江后浪推前浪，流水前波讓后波”，汽車供應(yīng)鏈正處于群雄混戰(zhàn)階段，鏈上各節(jié)點(diǎn)都在不停地尋找自我定位。當(dāng)然，不是所有的整車廠想自研就能有自研的能力，也要根據(jù)角色去劃分，不同階段的供應(yīng)商和整車廠肯定最終都能找到自己的角色和位置，只不過(guò)跟原來(lái)的關(guān)系有所更迭和變化。在汽車電子AI化的戰(zhàn)場(chǎng)上，越愿意擁抱新技術(shù)的企業(yè)，越有想要破除舊技術(shù)阻力的決心和信心，就越容易在這場(chǎng)汽車革命的“雄關(guān)漫道”中占據(jù)高地，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。