对外依赖严重,中国自动驾驶芯片差在哪里?

自动驾驶正在逐步走进人们的生活,咨询公司麦肯锡预测,到2040年,自动驾驶汽车将占中国新车销量的40%。
然而,中国自动驾驶汽车企业对国外公司的芯片却依赖严重。根据英伟达公司的公开信息,至少有18家中国系统厂商将其芯片用于自动驾驶项目,包括安途、文远知行、滴滴等。
除了英伟达,吉利旗下的极氪正在与英特尔旗下的mobileye合作,计划2024年推出自动驾驶汽车,中国另一家车企长城汽车也已经与高通达成合作,开展自动驾驶技术研发。
那么,中外都有哪些主要的自动驾驶芯片厂商,中国自动驾驶芯片的差在哪里?
国外自动驾驶芯片主导厂商:英伟达、mobileye、高通
在现有的自动驾驶芯片玩家中,国外的厂商主要有特斯拉、英伟达、高通和英特尔旗下的mobileye。其中特斯拉的fsd芯片基本自用,不对外销售。
特斯拉早期使用的是mobileye和英伟达的芯片,因为不能满足自身需求,后来开始自研,并在2019年4月发布了首款自动驾驶芯片fsd。
特斯拉的这款芯片可以说比较优秀,该芯片包括常规的cpu和gpu,另外配备两个神经网络处理器nnp,算力达到144tops,功耗72w,能效比为2tops/w。
这款芯片采用的是14 nm finfet cmos工艺,尺寸为260 mm,具有60亿个晶体管和2.5亿个逻辑门。单从算力来看,fsd芯片是比较高的,不过功耗也比较高。
我们主要来看英伟达、mobileye和高通的自动驾驶芯片或计算平台。
英伟达早在2018年就推出xavier平台,可处理来自车辆雷达、摄像头、激光雷达和超声波系统的自主驾驶数据。xavier soc基于台积电12nm工艺,集成90亿颗晶体管,cpu采用nvidia自研8核arm64架构,gpu采用512颗cuda的volta。
xavier soc芯片可提供30tops的运算能力,功耗30w,能效比为1tops/w,是自动驾驶领域使用较多的ai芯片之一。
2019年英伟达又发布了面向adas和自动驾驶领域的soc orin,该芯片拥有170亿个晶体管,搭载nvdia基于ampere架构的gpu和arm hercules cpu核心。
该芯片在算力上有很大的提升,可以提供200tops运算能力,功耗45w,预计将于2022年交付,面向l2+级自动驾驶场景。
mobileye是最早进入自动驾驶芯片领域的厂商,早期可以说是鲜有对手,数据显示,2020年,其自主设计的eyeq系列芯片出货量达到1930万片,占是市场总份额的70%左右。
mobileye已经量产的eyeq系列芯片有eyeq1至eyeq5。其中eyeq4的算力为2.5 tops,功耗为3w,能效0.83 tops/w。eyeq5采用7nm finfet工艺,算力达到24tops,功耗为10w,mobileye的该款芯片对标英伟达的xavier。
然而在2021年的时候,mobileye开始失去它的一些客户,蔚来、小鹏、威马和理想等都表示下一代旗舰车型将采用英伟达的orin芯片,宝马表示下一代驾驶辅助和自动驾驶系统采用高通的芯片。原因很简单,英伟达、高通等都推出了更高性能的产品。
不过mobileye在今年1月份,一口气发布了三款更高性能的自动驾驶芯片,eyeq ultra和eyeq6h、eyeq6l,其中的主打产品eyeq ultra,算力达到176tops,预计将于2023年底供货,2025年实现车规级量产,根据mobileye表示,这款芯片单颗可以支持l4级别自动驾驶。
mobileye能否凭借新品重新赢回客户还是未知数,毕竟尽管新品eyeq ultra算力有大幅提升,不过还是不及英伟达的orin,而且orin的交付时间也比eyeq ultra更早些。
高通早在2017年就披露研发自动驾驶芯片的计划,该公司2020年初发布全新自动驾驶平台snapdragonride,旨在处理从车道控制、自动泊车等自动驾驶所需的各项任务。
snapdragonride平台包含多个soc、深度学习加速器和自动驾驶软件stack,能够支持高级驾驶辅助系统adas功能。预计搭载snapdragon ride的汽车将于2023年投入生产。
去年1月,高通宣布扩展了snapdragonride平台组合,使其可支持多层级的adas/ad自动驾驶辅助功能,包括从安装于汽车风挡的ncapadas解决方案(l1级),到支持有条件自动驾驶的主动安全(l2/l3级别),再到全自动驾驶系统(l4级)。
snapdragonride平台基于5nm制程工艺,可提供不同等级的算力,包括以小于5w功耗为adas摄像头提供10tops的算力,以及为l4级自动驾驶解决方案提供超过700tops的算力。
中国主要自动驾驶芯片厂商:华为、地平线、黑芝麻智能、芯驰科技
目前中国主要的自动驾驶芯片厂商有华为、地平线、芯驰科技、黑芝麻智能等。华为在2018年推出mdc智能驾驶计算平台,包括mdc300和mdc600,分别对应l3和l4级自动驾驶。
mdc300由华为昇腾ascend310芯片、华为鲲鹏芯片和infineon的tc397三部分构成,算力在64tops左右,满足l3级自动驾驶算力需求。mdc600基于8颗昇腾310 ai芯片,同时还整合了cpu和相应的isp模块,算力高达352tops。
作为npu,华为昇腾310集成了fpga和asic两款芯片的优点,包括asic的低功耗以及fpga的可编程、灵活性高等特点。华为昇腾310算力为16 tops,功耗8w,能效为2 tops/w。相比于英伟达的xavier,虽然算力不及,但功耗却低很多。
地平线在2019年8月宣布量产征程二代芯片,主要面向adas市场感知方案,可提供超过4 tops的等效算力,典型功耗为2w,基于该芯片的matrix2平台,算力达16tops。
2020年7月地平线发布了征程5,算力大幅提升,单颗芯片ai算力最高可达128 tops,支持16路摄像头,基于该系列芯片的整车智能计算平台,算力达200-1000tops,兼备高fps性能与低功耗。基于此,地平线可支持l2、l3、l4 等不同级别自动驾驶的解决方案。
目前,地平线的自动驾驶芯片/平台已经赋能包括奥迪、博世、长安、比亚迪、上汽、广汽等国内外的顶级tier1、oem厂商。
黑芝麻智能在2020年发布了继华山一号之后的第二代产品,华山二号a1000和华山二号a1000l,这两款芯片采用台积电16nm工艺。
华山二号a1000包括8个cpu核,单颗可提供40 tops的算力,功耗8-10w,满足自动驾驶l3/l4级别要求,黑芝麻智能的该款芯片在l3级别上对标特斯拉的fsd芯片,虽然算力不及,功耗、面积远低于fsd芯片。从功耗比来看,a1000远高于fsd芯片和英伟达的xavier。
根据黑芝麻给出的计算平台方案,单颗a1000l芯片适用于低等级adas辅助驾驶,单颗a1000芯片适用于l2+自动驾驶,双a1000芯片互联组成的域控制器可支持l3级别自动驾驶,四颗a1000芯片叠加可用于未来l4级别自动驾驶。
芯驰科技从2019年到现在先后发布了v9l/f和v9t自动驾驶芯片,该公司的v9系列芯片内置高性能视觉引擎,支持多达18个摄像头输入,不仅能满足adas应用需求,还能给未来更高级别的自动驾驶和无人驾驶留有充足的扩展空间。
在2021世界人工智能大会,芯驰科技还发布了基于v9系列芯片开发的全开放自动驾驶平台——unidrive,unidrive平台采用通用计算硬件加速,能够兼容不同合作伙伴的算法。
unidrive不仅支持qnx、rtos、autosar等主流车规os,同时也支持linux。unidrive可支持从l1/l2级别adas到未来l4/l5级别的robotaxi的开发。
据了解,芯驰科技2022年还计划发布算力在10-200t之间的自动驾驶芯片v9p/u,可支持l3级别的自动驾驶,到2023年,芯驰科技将推出v9s自动驾驶芯片,面向中央计算平台架构研发,算力高达500-1000t,可支持l4/l5级自动驾驶的robotaxi。
中国自动驾驶芯片的差距在哪里
单从算力来看,国外的特斯拉的fsd芯片、英伟达的orin芯片、以及mobileye最新发布的eyeq ultra,算力比较高,高于国内芯片,不过国内地平线在算力上有追赶之势头,2020年发布的征程5芯片,单颗芯片算力达到128 tops。
另外华为昇腾310、黑芝麻智能的华山二号在算力上不及对标的国外芯片,不过能耗比却比较有优势,华为昇腾310相比于英伟达的xavier,华山二号a1000相对于特斯拉的fsd芯片,能耗更低,能效比更高。
另外中国自动驾驶芯片面临一个更大的问题是,规模量产较难,因为汽车厂商更倾向于采用成熟芯片厂商的产品,安途创始人兼首席执行官肖建雄就谈到,担心与新兴厂商合作可能会出现延误。
对于汽车厂商来说,必须要考虑规模化、出货量等问题,而生态系统更成熟,会有利于提升生产效率,扩大规模。这正是英伟达、mobileye、高通等国外厂商的优势。
整体而言,目前国内自动驾驶芯片虽然与英伟达等厂商还存在差距,不过从地平线、黑芝麻智能等不断推出的新品来看,芯片算力在持续提升,另外,对于自动驾驶芯片来说,算力并不是唯一标准,效率、软硬结合也很重要。此外,中国自动驾驶芯片除了在质量上不断提升之外,还需要更多的考虑和解决规模量产的问题。

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