“AI”成为了近几年无孔不入的科技发展关键词,也逐渐开始为各个行业赋能。对于当下火热的半导体行业来说,AI芯片同样市场潜力巨大。全球AI芯片市场规模有望在2021年达343亿美元,2025年将逾700亿美元。而智能汽车是整个人工智能终端的重要落地的场景。特斯拉、蔚来、小鹏、比亚迪等带动智能汽车市场爆发,也带动了车载AI芯片市场的大幅度增长。

 

汽车——AI芯片的黄金赛道

 

Gartner数据显示,全球汽车半导体市场2022年有望达到651亿美元,占全球半导体市场规模的比例有望达到12%,并成为半导体细分领域中增速最快的部分。

 

具体到AI芯片领域,预计到2025年,全球汽车AI芯片市场将以31%的年复合增速飙升至236亿美元。中国汽车AI芯片的市场将达到68亿美元,2030年为124亿美元,年复合增长率预计可达28.14%。

 

高级别智能驾驶的到来,更智能的汽车需要处理更大量的图片、视频等非结构化数据,仅依靠传统MCU芯片不能满足运算需求,而AI芯片则可以实现算得快、准、巧。

 

AI芯片是一辆汽车从“传统汽车”进化为“智能汽车”的关键,它负责着自动驾驶感知、人机交互的计算和处理。集成更多AI单元是智能芯片技术路径发展的大趋势。

 

目前,AI芯片的主要技术路径有GPU、CPU、ASIC、FPGA和N-SoC。

 

CPU擅长逻辑控制和通用类型数据运算,具有不可替代性;GPU擅长大规模并行计算;FPGA算力较高,适合小规模定制化开发测试;ASIC具有算力最高,能效比优等特点;N-SOC是指在芯片中集成更多的神经网络单元,以实现快速的CNN(卷积神经网络)运算。N-SOC并不是一颗完全通用芯片,仅支持少量的算法。

 

AI芯片通过添加神经网络单元实现AI运算的更高效。目前市场对未来汽车AI芯片采用通用GPU、FPGA、ASIC芯片方案仍有较大争议,汽车数据处理芯片不断异构化,通过不断添加神经网络单元实现AI运算是未来发展的主要方向。

 

除了海思、地平线、寒武纪等AI芯片不断增加神经网络单元外,而作为通用GPU的代表供应商英伟达的自动驾驶系列芯片,也通过添加神经网络单元,以实现对AI处理越来越高效。但总体而言GPU丰富的通用模块可实现对各种场景的适用性,但也带来了成本过高,功耗过高的问题。

 

而新出现的N-SOC虽不是ASIC固定算法,具有成本/功耗较低等优点,但其针对各种场景的适应性仍较弱。在汽车领域,两者未来性能、成本等方面会有相互靠近的趋势。

 

 

AI 芯片的主要技术路径,来源:东吴证券研究所

 

汽车行业或成国产AI芯片的突破点

 

目前,中国芯片的对外依存度较高,汽车芯片由国外厂商占据主体。我国自主汽车芯片规模仅占全球的4.5%,汽车芯片对外依赖度高达90%。根据中国海关总署的数据,2019年中国的芯片进口额达到3055.5亿美元,出口额为1015.8亿美元,芯片贸易长期处于逆差状态。

 

国外芯片厂商依托在传统MCU芯片领域建立起来的绝对优势,依然占据汽车芯片市场的主导地位。国内汽车芯片还处于起步阶段。但是汽车AI芯片仍然在国内的利好环境下,看到了属于自己的光。

 

产业发展利好

 

中国的AI产业在AI算法人才、应用场景、数据来源和工业化能力等方面均占据优势。虽然传统MCU芯片厂商在AI算法和AI芯片设计方面能力欠缺,但是互联网巨头、科技公司、新兴车企纷纷聚焦汽车AI芯片领域。在政策和资本利好的情况下,各类芯片“玩家”凭借自身优势,选择不同的路径展开竞争,将共同推动汽车AI芯片技术的发展。

 

消费市场反推

 

中国是未来智能汽车消费最主要的市场之一。中国汽车消费者对智能汽车的接受度更高,更乐于接受科技创新。相比于全球60%的平均水平,中国有87.5%的消费者将汽车的智能化体验作为首选。中国消费者对安全、节能、舒适、环保、减轻驾驶负担、提高交通效率的诉求,将进一步推动厂商加快汽车智能应用的商业化脚步。

 

除此之外,国家发布的集成电路和人工智能相关政策也为国内的汽车AI芯片产业铺好了“花路”。

 

国内企业不负众望,冲锋汽车AI芯片市场

 

在多种利好环境下,有很多头部国产芯片厂商凭借AI算法与芯片,在汽车AI芯片领域取得了优势。

 

地平线

 

地平线成立于2015年,专注于边缘端AI芯片,具有领先的人工智能算法和芯片设计能力。地平线战略聚焦于车规级智能驾驶AI芯片+AIoT边缘AI芯片的研发和产业落地,对外主要提供解决方案类产品(芯片+软件算法)。其发布的征程系列芯片主要用于智能驾驶领域,旭日系列芯片主要用于物联网领域。合作伙伴包括奥迪、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

 

成立于2016年的黑芝麻技术迭代飞速。黑芝麻推出的基于A1000芯片的级联FAD方案,最高算力可以达到280TOPS,直接叫板特斯拉的FSD自动驾驶电脑。2021年4月,黑芝麻又拿出了新一代A1000 pro,算力将达到106TOPS,刷新了国内自动驾驶计算芯片的算力记录。目前,黑芝麻已经和一汽、蔚来、上汽等车企,博世等汽车零部件巨头,滴滴等网约车平台,以及中科创达等软件企业展开合作。其中,黑芝麻和一汽红旗深度绑定,未来有望在红旗的车型上,看到黑芝麻的产品。

 

海思半导体

 

海思目前已经建立起了比较完善的芯片产品体系。在汽车专用领域,目前昇腾310、昇腾910分别用于汽车端自动驾驶推理和企业云端训练,鲲鹏920作为智能驾驶CPU芯片用于通用计算,巴龙5000为5G通信芯片,麒麟710A为座舱域的SoC。

 

寒武纪

 

寒武纪专注于人工智能芯片产品的研发与技术创新。今年年中寒武纪官方表示,其全资子公司寒武纪行歌将增加注册资本1.7亿,并在此增资扩股,使其注册资本上涨为2亿元。行歌科技这家子公司最早成立于 2021年1月,主要针对人工智能软件研发以及基础资源和技术平台,也是此次寒武纪涉足汽车智能芯片的主体。此次的增资扩股中,寒武纪也引来了麒麟创投、蔚然投资、尚欣投资、问鼎投资等公司的加入,他们分别代表着蔚来汽车、上汽集团、宁德时代等知名品牌。

 

芯智科技

 

从成立至今,芯智科技围绕着车规级AI芯片的研发,全力打造具有完全自主知识产权的车规级AI芯片和端对端人机交互系统。截至目前,公司已与戴姆勒奔驰汽车、马来西亚宝腾汽车、吉利汽车(吉利,领克品牌),沃尔沃,SMART和Lotus等多家国内外车企达成战略合作协议。

 

AI在汽车领域掀起了一场场技术革命,这也给汽车厂商带来了不小的挑战。这也使得众多汽车芯片厂商纷纷争夺汽车芯片领域的技术优先权。

 

吉利

 

吉利发布了首款自研智能座舱芯片SE1000。根据吉利介绍,SE1000是中国第一颗7nm车规级SoC芯片,采用87层电路,集成了88亿颗晶体管。SE1000智能座舱芯片将会在2022年开始量产。此外,吉利还有一款自研5nm芯片计划在2024到2025年推出。此前吉利表示,未来五年将拿出1500亿人民币用于技术研发。

 

结语

 

芯片厂商逐步布局,初创企业开始发力,汽车厂商也积极探索,披星戴月的摸索之后,得到的精益求精的产品和来之不易的曙光。而芯片和驾驶体验的深度融合,甚至智能驾驶和整个智慧交通的同步发展,也都应该AI芯片企业需要深度思考的问题。