AI芯片是無人車領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)場

近日，英偉達CEO黃仁勛在GTC 大會上宣布了兩件大事，一是發(fā)布了迄今為止最大的GPU，二是針對于近期Uber無人車致死事件，暫停自動駕駛路測。黃仁勛表示：“安全是單一卻極其重要的問題，這其中也牽涉到了最為困難的計算問題?！?/p>

要想無人車真正的上路，在交通繁忙的道路上避開行人安全行駛，需要讓自動駕駛汽車具備自主思考和判斷的能力。其中，AI芯片作為無人車的“大腦”，在車輛控制方面發(fā)揮著重要的作用。那么，AI芯片對無人車來說有什么作用？有哪些公司在生產(chǎn)用于無人車的AI芯片？

AI芯片是什么？

AI芯片就像無人車的大腦，在異常情況出現(xiàn)時，為了避免發(fā)生事故，需要給汽車提供足夠的信息，且需要車輛自主判斷，而這需要芯片來實現(xiàn)。

在自動駕駛領(lǐng)域， AI 芯片的應(yīng)用發(fā)展已有些時日。

據(jù)了解，Mobileye 的 EyeQ 系列芯片在 2004 年就開始研發(fā)，2007 年發(fā)布的第一代 EyeQ1 芯片是較早應(yīng)用于自動駕駛的 AI 芯片之一 （ 僅實現(xiàn)輔助駕駛功能 ） 。

而Nvidia自動駕駛芯片始于2015年初推出的Drive PX系列。在2015年的CES大會上，英偉達發(fā)布了第一代Drive PX，Drive PX可支持L2高級輔助駕駛計算需求。

從技術(shù)路線來看，自動駕駛芯片延續(xù)了與其高度相關(guān)的深度學(xué)習(xí)所采用的幾類硬件技術(shù)路線： GPU 、 FPGA 、 ASIC 。按照 SAE International 的自動駕駛等級標準，目前已商用的自動駕駛芯片基本處于高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS） 階段，可實現(xiàn) L1-L2 等級的輔助駕駛和半自動駕駛 （ 部分宣稱可實現(xiàn) L3 的功能 ） ；而面向 L4-L5 超高度自動駕駛及全自動駕駛的 AI 芯片離規(guī)?；逃萌杂芯嚯x。

兩強之爭：英偉達 VS 英特爾

目前，英偉達和英特爾憑借在處理器芯片領(lǐng)域的長期積累同時配合產(chǎn)業(yè)并購，已然形成了領(lǐng)跑之勢，二者形成了自動駕駛芯片領(lǐng)域的第一集團。（參考如圖）

英偉達：

英偉達在GPU芯片市場上占有率高達70%，是當(dāng)之無愧的芯片領(lǐng)域霸主。

面對日益崛起的自動駕駛車研發(fā)和量產(chǎn)需求，英偉達近年大力布局自動駕駛領(lǐng)域，并在2015年推出了專門針對自動駕駛的計算平臺 DRIVE PX。包括奧迪、沃爾沃、豐田等在內(nèi)的車廠，以及百度等科技公司都接入了該平臺。英偉達稱，當(dāng)前通過DRIVE PX平臺進行自動駕駛車開發(fā)的合作伙伴有225家左右。

英偉達發(fā)明的圖形芯片是無人駕駛汽車的關(guān)鍵組成部分，其圖形計算技術(shù)被用于Uber的第一批沃爾沃XC90 SUV車型及現(xiàn)有的自動駕駛汽車和貨運卡車中。采用英偉達技術(shù)的Uber自動車已經(jīng)累計搭載旅行乘客5萬多人次，行駛超過200萬英里。

去年10月，英偉達宣布推出可處理L5級無人駕駛汽車數(shù)據(jù)的新產(chǎn)品NVIDIA DRIVE PX Pegasus系統(tǒng)，進一步擴充其自動駕駛AI計算平臺。在今年美國拉斯維加斯2018 CES展上，英偉達又宣布推出了首批Xavier自主機器處理器，致力于借助AI從各個方面提升駕駛體驗，并為NVIDIA在自動駕駛領(lǐng)域的320家合作企業(yè)和機構(gòu)提供未來技術(shù)路線圖。

據(jù)了解，Xavier擁有超過90億個晶體管，號稱是迄今為止最復(fù)雜的系統(tǒng)級芯片，研發(fā)歷時四年，研發(fā)投入高達20億美元。Xavier處理器可以為自動駕駛汽車的人工智能系統(tǒng)提供更多的傳感器以及車輛數(shù)據(jù)。在CES展上，Uber表示它將把英偉達的芯片運用于人工智能計算系統(tǒng)。

在2018 CES展會中，英偉達宣布與大眾合作，將使用英偉達的 Drive IX平臺來開發(fā)下一代車型。大眾可以增加臉部識別解鎖車輛，手勢控制以及類似亞馬遜Alexa的語音助手等功能。它還表示將利用該軟件創(chuàng)建一個“智能副駕駛員”來協(xié)助司機。此外，英偉達表示將與奧迪共推基于英偉達AI駕駛系統(tǒng)的自動駕駛車型，計劃于2020年前上路。

國內(nèi)的初創(chuàng)無人車企業(yè)中，英偉達參與了景馳科技的5200萬美元Pre-A輪投資，以及投資了圖森未來。

英特爾：

在芯片大戰(zhàn)中，英特爾為了對抗英偉達的挑戰(zhàn)，也在加緊布局，收購相關(guān)領(lǐng)域的公司開發(fā)芯片，以及與一些汽車廠商建議合作。

英特爾收購了Mobileye，Mobileye曾在2015年發(fā)布一款汽車ADAS芯片EyeQ4，其能夠為Level 3級別的自動駕駛提供足夠算力。2016年該公司發(fā)布了第四代系統(tǒng)芯片EyeQ4，該芯片采用了14個計算核心，大幅提升了視覺處理和數(shù)據(jù)解讀的性能。

另外，第五代系統(tǒng)芯片EyeQ5也將于今年出工程樣品，并在2020年實現(xiàn)量產(chǎn)，采用7nm工藝。EyeQ5的目標是支持L4/5級別的全自動駕駛。據(jù)介紹，EyeQ5將提供每瓦特2.4 DL TOPS（萬億次/每秒）的效能——這一數(shù)字比NVIDIA公開宣稱的Xavier效能要高2.4倍。EyeQ5將是Mobileye的第五代系統(tǒng)芯片，旨在為全面自動駕駛（L4/5）汽車提供以視覺為核心的計算機傳感器融合。

Mobileye的視覺處理器系統(tǒng)級芯片EyeQ系列產(chǎn)品使用了公司開發(fā)的獨特算法，該芯片在沃爾沃、通用、寶馬、現(xiàn)代、等生產(chǎn)的部分車型中都有使用。目前Mobileye的產(chǎn)品銷售給了全球多家汽車制造商，包括寶馬、福特、通用、日產(chǎn)、沃爾沃等。

關(guān)于與waymo的合作，英特爾CEO科再奇表示“隨著 Waymo 無人駕駛技術(shù)變得越來越智能，功能越來越強，其高性能硬件和軟件將需要更為強大和高效的計算。通過與 Waymo 的密切合作，英特爾可以為 Waymo 的一系列汽車提供L4和L5自動駕駛所需的高級處理能力?！?/p>

Waymo 改裝的 Pacifica 測試車搭載了負責(zé)計算的英特爾至強處理器，負責(zé)圖像分析的 Arria 系統(tǒng)芯片（FPGAs）、千兆以太網(wǎng)和 XMM 調(diào)制解調(diào)器等通訊互聯(lián)解決方案。

除了與Waymo合作以外，英特爾目前還與寶馬、菲亞特克萊斯勒、德爾福、大陸集團等達成了合作，當(dāng)時決定在2017年底組織100輛高度自動駕駛的汽車進行路面測試。在2018 CES上，地平線與英特爾聯(lián)合展示了面向L3/L4的自動駕駛解決方案。

AI芯片新勢力

2017年12月，特斯拉CEO埃隆-馬斯克在NIPS大會宣布，特斯拉正在制造AI芯片，將主要用于完成無人駕駛時的運算操作。此外，無人車AI芯片領(lǐng)域還涌入了一些年輕玩家，如地平線、NovuMind（中文名異構(gòu)智能）、寒武紀和眼擎科技等。

特斯拉：

2016年7月，Mobileye宣布與特斯拉終止合作關(guān)系，2017年12月特斯拉Autopilot負責(zé)人Jim Keller在神經(jīng)信息處理系統(tǒng)大會上表示，特斯拉非常重視AI，無論軟件還是硬件層面。特斯拉正在開發(fā)定制的AI芯片硬件。

據(jù)悉，特斯拉這個AI芯片并非完全獨立開發(fā)，而是構(gòu)建在美國AMD半導(dǎo)體公司的知識產(chǎn)權(quán)基礎(chǔ)上，其代工方格羅方德也是一家從AMD拆分出來的晶圓廠。

地平線：

2017年12 月 ，地平線發(fā)布了兩款嵌入式人工智能視覺處理器。其中一款征程系列嵌入式AI芯片面向自動駕駛，具備同時對行人、車輛、交通標志牌等多類目標進行檢測與識別處理的能力。目前，地平線正在與奧迪、重慶長安和零部件廠商Robert Bosch合作。

NovuMind：

相較于英偉達的繪圖處理器 （GPU），NovuMind 專注于開發(fā)更有效進行推理的深度學(xué)習(xí)加速器芯片。NovuMind 開發(fā)的 AI 芯片致力于讓小型的本地終端設(shè)備具有識別和思考的能力。由于 NovuMind 的 AI 芯片具有高達每秒 15 萬億次操作的能力，可以運用在無人車領(lǐng)域。

寒武紀：

2017年11 月 6 日，全球 AI 芯片領(lǐng)域的第一家獨角獸創(chuàng)業(yè)公司寒武紀召開了發(fā)布會，會上介紹了其開發(fā)的面向智能駕駛領(lǐng)域的 1M。據(jù)寒武紀科技創(chuàng)始人兼CEO陳天石在大會上介紹，這款產(chǎn)品目前正在規(guī)劃當(dāng)中，它的性能將達到寒武紀1A的10倍以上，高度集成，具有更高的性能功耗比。目標是讓中國的汽車全部都用上國產(chǎn)智能處理器。

眼擎科技：

今年3月，眼擎科技CEO朱繼志就人工智能最大應(yīng)用方向——機器視覺在前端成像上的痛點，分享了眼擎科技的解決方案，并分析了其在自動駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用。眼擎科技力圖用芯片+算法的方式提高機器視覺前端的成像能力，讓AI有更高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)可用，讓芯片更好的運用于工業(yè)無人車等方向。

由此可見，無人車領(lǐng)域AI芯片的競爭十分激烈，而為推動芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國政府也出臺了一些政策。據(jù)彭博社報道稱，中國政府已經(jīng)設(shè)立相應(yīng)基金，來投資本土芯片廠商。政府預(yù)計，到2020年，中國的整車和芯片、傳感器等零部件產(chǎn)值將超過1000億元。

無人車AI芯片面臨的困境

AI芯片成為了無人車領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)場，各路玩家都想打造自己的AI芯片，在研發(fā)無人車AI芯片時，它們主要面臨GPU耗能高成本高、開發(fā)成本高且回報周期長、AI芯片的周邊能力尚且不足等問題，且開發(fā)出的AI芯片進入汽車市場必須通過嚴格的車規(guī)，這些難題阻礙著各大廠商的發(fā)展進程。

1、GPU耗能高成本高

目前主流的自動駕駛芯片解決方案主要包括GPU、FPGA、DSP和ASIC四種。GPU雖然具有強大的計算能力，但是耗能高、成本高以及體積龐大，無法滿足嵌入式的要求。

以GPU起家的英偉達，相比初創(chuàng)公司雖然占據(jù)一定優(yōu)勢，但是在人工智能技術(shù)發(fā)展的道路上也面臨巨大挑戰(zhàn)。GPU一旦進入量產(chǎn)階段，考慮到性能、功耗以及產(chǎn)品的技術(shù)競爭壁壘，可能不太合適。

初創(chuàng)公司地平線公司為了解決這一問題，一開始搭建自動駕駛平臺的時候就與英特爾合作，采用了英特爾的FPGA來作為核心計算單元，滿足了自動駕駛對計算性能、延時和功耗的要求。

2、AI芯片需通過車規(guī)和檢測

AI芯片要進入汽車市場必須通過車規(guī)，要經(jīng)過嚴格的檢測，能夠抗電磁干擾、抗震動和適應(yīng)極大的工作溫差等，這對AI芯片生產(chǎn)商來說是一大挑戰(zhàn)。

3、開發(fā)成本高且回報周期長

芯片研發(fā)動輒3、5年的長周期加上漫長的車型研發(fā)，使得一款A(yù)I芯片從開發(fā)到最終應(yīng)用的時間會無比漫長。開發(fā)的過程需要消耗大量的人力物力，而且回報周期長。

今年1月，英偉達發(fā)布的無人車AI超級計算芯片DRIVE Xavier耗資巨大。為了研發(fā)DRIVE Xavier，英偉達投入了2000個工程師，歷時四年，研發(fā)費用達到20億美元。

英偉達這種行業(yè)巨頭可以承擔(dān)如此高昂的費用，但是對初創(chuàng)公司來說，這是一大難題。地平線創(chuàng)始人余凱也曾表示，做AI芯片這件事門檻很高。

4、AI芯片的周邊能力尚且不足

目前，車內(nèi)使用的很成熟的DSP芯片，就有豐富的接口，但現(xiàn)在AI芯片還只是一個stand alone的芯片，沒有周邊生態(tài)的支持。

總的來說，無人車AI芯片的研發(fā)絕不是一蹴而就的，并且要將芯片行業(yè)和汽車行業(yè)這兩個復(fù)雜的行業(yè)相結(jié)合，需要克服很多難題。

雖然AI芯片的發(fā)展面臨很多困境，但是AI芯片這一新興技術(shù)為巨頭帶來了業(yè)務(wù)擴展的風(fēng)口，也為創(chuàng)業(yè)公司、傳統(tǒng)廠商帶來了新的機遇。當(dāng)前各公司都在加快布局，未來可能還會不斷涌入新玩家，無人車AI芯片行業(yè)的競爭勢必將愈加激烈。