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    地平線正式推出旗艦車載芯片:AI算力128TOPS

    2021-07-30 09:04:12來源:車東西

    國內汽車 AI 芯片再次迎來了重大飛躍。

    就在剛剛,國內 AI 芯片創企地平線在上海發布了自動駕駛芯片征程 5,其單顆芯片 AI 算力能夠達到 128TOPS。如果多顆芯片打造成自動駕駛域控制器,其最高算力能夠達到 1024TOPS。

    這一算力水平,已經能夠支持 L4 級自動駕駛。

    對于自動駕駛來說,當前業界最大的問題在于算力浪費、生態缺失、數據風險,地平線在 3 年的征程 5 研發過程中,就是為了解決這三個痛點。

    征程 5 芯片采用 8 核心 ARM Cortex A55 核心、兩個貝葉斯架構 BPU 實現 AI 運算,還有安全島設計,支持豐富的接口。在視頻輸入方面,單顆征程 5 芯片就能夠實現 16 路視頻輸入,并且支持毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等多種傳感器。

    目前,已經有多家自動駕駛 Tier 1 發布了基于征程 5 芯片的域控制器,地平線希望基于征程 5 芯片打造 Horizon Matrix SuperDrive 全場景整車智能解決方案。

    預計到今年第四季度,地平線就將推出基于征程 5 芯片的城區自動駕駛實車 Demo,2022 年第二季度將實現地平線合作伙伴征程 5 域控制器硬件量產,2022 年第四季度,地平線將實現 SuperDrive 方案量產 SOP。

    截至目前,地平線芯片出貨量已經達到 40 萬片,擁有 40 多個前裝量產項目。同時,有超過 13 款車型宣布采用地平線的芯片。今天下午,上汽榮威宣布將在明年的 RX5 車型中搭載征程 3 芯片,一汽紅旗的多個車型將在明年搭載地平線的芯片。

    01. 單芯片算力 128TOPS 解決自動駕駛三大問題

    發布會開始時,地平線 CEO 余凱說道:“中國消費者擁抱新科技,加上中國企業的創新,讓不少自動駕駛芯片在國內首發。”

    但是,行業內最自動駕駛這項技術仍有擔憂。當前,智能駕駛解決方案共有三大問題,其一是算力浪費,其二是生態缺失,第三還存在數據風險。

    因此,地平線在研發芯片過程中,出發點就是解決這三大問題。

    在核心架構上,地平線征程 5 芯片的 CPU 部分采用 8 核心 ARM Cortex A55,AI 運算單元采用雙核心地平線貝葉斯架構 BPU(Brain Processor Unit)。同時,征程 5 芯片還有 2 個 ISP 核心、計算機視覺引擎、2 個 DSP 核心、視頻編碼解碼單元。

    此外,征程 5 芯片還有安全島設計,確保整個系統的安全、穩定運行。其中,征程 5 配備了鎖步 MCU 的安全島,用于系統監測,擁有 ARM Trustzone、TRNG 硬件、各類加密硬件等。征程 5 芯片已經獲得 ASIL-B 級別功能安全產品認證,基于征程 5 芯片的系統達到 ASIL-D 級別安全要求、AEC-Q100 Grade 2 級別認證。

    在信息安全方面,征程 5 芯片擁有完整的加密引擎,支持多種加密算法,包括國密算法,遵循 FIPS 140-3 標準、ISO 21434 流程。

    在接口方面,地平線征程 5 支持 4x4 MIPI 共 16 路攝像頭輸入,2 個千兆以太網接口、4 個 CAN-FD,用于雷達系統集成,以及 2 個 PCIe 3.0,用于車載計算平臺。

    在性能表現上,征程 5 芯片的 AI 算力最高可以達到 128TOPS。在 MS CoCo 物體檢測測試中,計算性能達到 1283FPS,這一性能甚至超越了英偉達即將上車的自動駕駛芯片 Orin SoC。

    余凱介紹,安全性對于自動駕駛來說非常重要,征程 5 芯片自動駕駛延遲為 60 毫秒,而市面上絕大多數產品都在 150ms 左右的延遲。

    同時,征程 5 芯片功耗只有 30W,較低的功耗水平能夠讓自動駕駛更加穩定。

    對于一顆自動駕駛芯片來說,最重要的就是 AI 計算,地平線征程 5 采用雙核心貝葉斯架構 BPU,能夠實現大規模異構近存計算,以實現高效率計算;同時擁有高靈活大并發數據橋,片上帶寬非常大;此外,還有脈動張量計算核心,得以實現高算力。

    面對自動駕駛開發者,一顆開放的芯片有助于實現自動駕駛算法快速落地。征程 5 芯片擁有豐富的硬件接口,擁有異構可編程計算加速引擎,同時還有完善的芯片工具鏈,方便開發者快速部署、驗證算法。

    在算力方面,單顆征程 5 芯片的 AI 算力能夠達到 128TOPS,最多支持 8 顆征程 5 芯片組合形成自動駕駛域控制器,最高算力能夠達到 1024TOPS。

    余凱在發布會中說道:“地平線將始終定位 Tier 2,不做量產硬件、不做軟件捆綁、不做封閉打包方案。”

    02. 域控制器算力最高達 1024TOPS 多家 Tier 1 已首發征程 5

    征程 5 芯片自今年 5 月點亮以來,地平線已經為開發者提供了參考設計 Matrix 5 計算平臺,同時也有多家 Tier 1 發布了基于征程 5 芯片的域控制器。

    其中,地平線的參考設計采用 4 顆地平線征程 5 芯片,算力能夠達到 512TOPS,還能夠選擇 GPU、MCU 以及 5G 模塊。

    在安全性方面,參考設計搭載了兩顆 ASIL-D 安全等級的 MCU 芯片,整個域控制器的安全性等級能達到 ASIL-D 級別。

    同時,業界已有大陸集團、東軟睿馳、立訊集團、聯成開拓四家 Tier 1 推出了基于征程 5 芯片的域控制器。地平線還將與德賽西威、福瑞泰克、金脈、宏景智駕等軟硬件合作伙伴共同打造 Matrix 5 全場景整車智能中央計算平臺。

    此外,地平線合作伙伴聯成開拓也推出了雙征程 5 芯片加速卡,可以支持熱插拔;立訊集團推出 SOM 卡,滿足不同開發者需求。

    現場,地平線還發布了 Horizon Matrix SuperDrive 全場景整車智能解決方案。這一方案面向全場景智能駕駛,包括高速、城區、泊車自動駕駛場景,座艙智能交互、和車內外聯動的整車智能。

    預計到今年第四季度,地平線就將推出城區自動駕駛實車 Demo,2022 年第二季度將實現地平線合作伙伴域控制器硬件量產,2022 年第四季度,地平線將實現 SuperDrive 方案量產 SOP。

    現場,不少地平線的合作伙伴來到現場,宣布了最新的芯片上車計劃。明年,上汽集團旗下榮威 RX5 將搭載征程 3 芯片上市,未來也將搭載征程 5 芯片。

    長城汽車表示,在過去 4 個月時間里,長城與地平線完成了 2022 款哈弗 H9 的開發,基于征程 2 芯片實現智能座艙功能。目前,地平線現在正在布局征程 3 芯片,應用場景在自動駕駛、智能座艙多個方面。

    國內造車新勢力哪吒汽車也宣布,目前所有車型都在布局量產征程 3 芯片,征程 5 芯片也正在預研中。

    明年,一汽紅旗旗下的多款車型也將搭載地平線征程芯片。

    03. 開源操作系統發布 兼容主流操作系統

    今天下午,余凱在現場還發布了 TogetherOS—— 開源安全實時操作系統。這一操作系統基于開源微內核 seL4 開發,是一個向上兼容,同時也是向下兼容的實時操作系統。

    TogetherOS 能夠滿足高等級自動駕駛實時性要求和功能安全要求,可覆蓋自動駕駛、智能交互、智能網聯、智能車控等車載應用場景。

    據介紹,TogetherOS 兼容包括征程芯片在內的主流車載芯片平臺,同時也兼容英偉達、高通等業界多種 SoC。在操作系統層面,TogetherOS 兼容 Linux、安卓、斑馬、QNX 以及鴻蒙等多種操作系統。

    余凱在現場宣布,TogetherOS 的首批生態合作伙伴包括 AutoCore、長安汽車、長城汽車、江汽集團、雄獅科技、斑馬智行、上汽集團。

    04. 流片點亮到算法打通僅兩個月軟硬件都有強大實力

    就在今年 5 月,地平線宣布征程 5 芯片一次性流片成功并順利點亮。進入 7 月,征程 5 的消息更是不斷。

    7 月 5 日,地平線征程 5 芯片得到 ASIL-B 級別功能安全產品認證,基于征程 5 芯片的系統達到 ASIL-D 級別安全要求,證明了地平線征程 5 在功能安全、運行穩定性方面的性能。

    7 月 15 日,地平線宣布征程 5 芯片打通了感知算法,基于征程 5 打造的域控制器可以流暢運行各類自動駕駛感知與行為預測算法,足以支持從 L2~L4 的各類自動駕駛系統。

    也就是說,地平線征程 5 從流片成功,到算法打通僅用了大約兩個月的時間。而在芯片行業內,芯片流片成功后的算法測試過程一般都需要較長周期,,但一般需要半年到一年的時間。

    車東西此前向地平線內部人士了解到,“為了打通算法,內部投入了非常大的資源,橫跨多部門的上百人團隊加班加點忙活了兩個多月。”

    他回憶道,今年 5 月份在征程 5 芯片從制造商送到地平線之前,已有 30 多人在杭州辦公室嚴陣以待。他們提前幾個月就準備好了相應的驗證、測試設備與流程。

    拿到首批芯片的 15 個小時后,開發板焊接完畢,內存、以太網接口、視頻輸入/輸出等基本要素也已具備,一臺基于征程 5 打造的自動駕駛控制器就出爐了。

    在硬件能力得到充分證明后,地平線自動駕駛算法團隊立馬接手,將已經準備好的算法移植到征程 5 芯片中,并把控制器裝進了測試車,最終完成了算法的全面打通,再一次證明了征程 5 的實力。

    05. 超 13 款車搭載地平線芯片擁有多種整車智能方案

    去年年初,地平線征程 2 芯片在長安 UNI-T 車型上前裝量產,開啟地平線車軌 AI 芯片的量產上市之路。

    目前,已經公布搭載地平線征程 2 芯片的車型有長安 UNI-T、UNI-K,奇瑞螞蟻,智己 L7,廣汽埃安 Y,廣汽傳祺 GS4 Plus,嵐圖 FREE,思皓 QX,2021 款理想 ONE 等車型。

    基于征程 2 芯片 4TOPS 的算力,能夠為車輛提供 L2 級自動駕駛和車載智能交互等功能。

    今年,地平線征程 3 芯片正式量產,2021 款理想 ONE、上汽大通 MAXUS MIFA 概念車都已搭載這款芯片,嬴徹科技自動駕駛系統“軒轅”也采用了地平線征程 3 芯片,今年年底將實現量產交付。

    其中,2021 款理想 ONE 為首款搭載地平線征程 3 芯片的量產車。在這款車內,2 顆征程 3 芯片能夠達到 10TOPS 的 AI 算力,從而讓理想 ONE 在此前 L2 級自動駕駛能力的基礎上,新增了 NOA 導航輔助駕駛功能。

    在感知性能上,2021 款理想 ONE 的自動駕駛平臺支持 120 度水平視場角,并且采用 800 萬像素前視攝像頭,確保了對更大范圍及更高精度的視覺感知能力。同時,基于開放的軟件生態支持服務,2021 款理想 ONE 得以實現自動駕駛功能的高效進化。

    就在不久前的上海車展上,地平線正式發布 Horizon Matrix Mono、 Horizon Matrix Pilot 和 Horizon Matrix FSD 三大自動駕駛解決方案。

    其中,Matrix Mono 3.0 自動駕駛解決方案用 800 萬像素單目攝像頭就能完成 L2 級自動駕駛,這一自動駕駛系統基于地平線征程 3 芯片。這一方案還搭載了地平線基于視覺的高精度建圖定位,因此可以實現車道級的定位精度,功能上則可以實現匝道匯入匯出、施工區避讓、交通燈與車道對應等高級 L2 級自動駕駛功能。

    Horizon Matrix Pilot 方案基于征程 3 芯片,打造面向前裝 L2+ ADAS 方案。這一方案與地平線 Matrix Mono 方案不同,這一方案針對中國路況做了專門的訓練數據挑選和算法調優,在 Matrix Mono 方案的基礎之上,還能夠應對隧道通行、大曲率彎道通行、匝道匯入、匝道匯出、城區道路通行等中國道路特有場景。

    而在今天,地平線發布的征程 5 芯片,則是開啟了 L3~L4 級自動駕駛落地的大門。

    06. 結語:國內車規 AI 芯片正加速上車

    當前,汽車“新四化”浪潮正加速汽車行業快速變革,人工智能、大數據等技術的應用,已經讓 AI 芯片成為了汽車的數字發動機。并且,以整車智能化定義的智能汽車,正在成為行業共識。

    地平線作為國內少數幾家車規 AI 芯片公司,能夠實現快速前裝量產上車,代表著國內車規芯片設計能力快速提升,正加速全行業的快速進步。

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