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ADAS/AD主控芯片研究:集成趋势下的短板与变革

2020/10/20
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阅读需 8 分钟
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佐思汽研发布《2020 年 ADAS/AD 主控芯片产业研究报告》。
 

随着 L2 渗透率越过 15%之后,L2 将走向普及阶段。L2.5 车型将进入密集发布期,L3 和限定场景的 L4 量产也已经不远。

 
当汽车配置迈向高阶自动驾驶时,环境感知传感器开始大量安装,对主控芯片的算力和算法要求越来越高。
 

资料来源:英飞凌

单一类型的汽车处理器,无论是 FPGACPU、GPU 还是 ASIC,都无法满足高阶自动驾驶车辆的需要。集成 CPU、GPU、NPU、ISP 等一系列运算单元的系统级 SoC(主控芯片),开始成为市场竞争的焦点。
 

在主控芯片领域,不同厂商有着不同的技术路线,主流方案为不同芯片构型的异构融合。CPU 负责逻辑运算和任务调度;GPU 作为通用加速器,可承担 CNN 等神经网络计算与机器学习任务,将在较长时间内承担主要计算工作;FPGA 作为硬件加速器,具备可编程的优点,在 RNN/LSTM/ 强化学习等顺序类机器学习中表现优异,在部分成熟算法领域发挥着突出作用;ASIC 可实现性能和功耗最优,作为全定制的方案将在自动驾驶算法成熟后成为最终选择。

Mobileye 是做传统算法起家的。EyeQ5 主要有 4 个模块:CPU, CVP(计算机视觉处理器), DLA(深度学习加速器) 和 MA。从各个模块的大小来看,CPU 和 CVP 是大头。CPU 占据很大空间。CVP 是针对很多传统计算机视觉算法设计的 ASIC。Mobileye 一直以传统计算机视觉算法而闻名,也因为低功耗而受到广泛欢迎。DLA 在 EyeQ5 最初的宣传材料里并没有出现,是后来才加进去的。DLA 在整个芯片里占据的比例还是较小,应该是受市场压力才添加的。

 

Mobileye 先知先觉,早早选择出售给 INTEL,未来可以和英特尔的 CPU、FPGA 技术资源整合。目前 EyeQ5 的短板是开放性不足,加上算力不强,车企用户并不多,公开的只有四家,比英伟达 Xavior 少了很多。

主要车企和 Tier1 的 ADAS/AD 主控芯片选择表(部分)

 

我们推测 Mobileye 为了解决开放性问题,投入很大力量补课。NXP瑞萨也在补课,除了完善 API、工具链、生态链,还参股和收购相关企业,如 NXP 投资 Kalray,瑞萨收购 IDT。

刚才提到 Mobileye 的算法解决方案还是以传统计算机视觉算法为主,深度学习算法为辅。而 Mobileye 的主要竞争对手 Nvidia 则是以深度学习算法为主。

 

 

Xavier 主要有 4 个模块: CPU,GPU,DLA(深度学习加速器)和 PVA。占据最大面积的是 GPU,然后 CPU,最后辅以两个专用 ASIC:一个是用于推理的 DLA,还有一个是加速传统计算机视觉算法的 PVA。

英伟达最强大的地方,其实是它的开放性和工具链。

 

2019 年的 GPU 技术大会上,英伟达推出 NVIDIA DRIVE AP2X。这是一套完备的 L2+级别自动驾驶解决方案,其中包含 DRIVE AutoPilot 软件、DRIVE AGX 和 DRIVE 验证工具。为了增强制图和定位功能,DRIVE AP2X 软件增添了 MapNet,用于识别车道和地标。
 

DRIVE AutoPilot 负责在地图上准确定位并规划安全高效的行驶路线,Drive Works 则为开发人员提供了参考应用程序、工具和一个全面的模块库。ClearSightNet 是英伟达基于摄像头的障碍物感知软件,该软件将会实时监测车辆检测摄像机的失灵状况,它接受实时摄像机传回的画面,评估每一帧以检测摄像机是否失灵。

强大如英伟达,也有短板,就是功耗太大。高通芯片和 TI 芯片都只需风冷散热,而英伟达芯片和特斯拉芯片需要水冷散热。这是追求高算力的副作用。

 
“主要车企和 Tier1 的 ADAS/AD 主控芯片选择表”中还有一个重要选手是赛灵思,凭借 FPGA 的独特优势(低功耗、低时延、高性价比)也获得众多汽车行业客户。在 ADAS/AD 主控芯片集成化趋势下,赛灵思也不甘心做配角。
 

2018 年,Xilinx 正式推出 Versal ACAP,这是一个完全支持软件编程的异构计算平台,可将标量引擎、自适应引擎和智能引擎相结合。这表明 Xilinx 打算从一家专业芯片制造商转型为一家计算平台提供商。

Xilinx 产品从传统的 FPGA 到 SoC(具有单个硬核心处理器的 FPGA 可编程结构)、MPSoC(具有多个硬核心处理器的 FPGA 可编程结构)、再发展到 RFSoC(具有 RF 功能的 MPSoC)和 ACAP(自适应计算加速平台)。

 

2019 年,Xilinx 正式推出了一个名为 Vitis 的统一软件开发平台,降低开发人员利用 FPGA 的障碍。Vitis 软件平台支持异构系统架构,包括 Zynq SoC,MPSoC 和 Versal ACAP 等。Vitis 能够让开发者在无需深入掌握硬件专业知识的情况下,即可通过软件或算法代码来自动适配。

总之,推出 Vitas 和 Versal 的目标,是将 Xilinx 从一个 FPGA 供应商转变为一个灵活的、可适应的计算平台供应商。

 

ADAS/AD 主控芯片市场竞争日趋激烈,除了取得不错收获的 Mobileye, 英伟达和赛灵思,老牌汽车芯片厂家 NXP、瑞萨等也在力争赶上潮流。消费电子领域的重量级选手高通和华为正在重兵杀入 ADAS/AD 主控芯片市场,初创企业地平线、黑芝麻和芯驰借国产替代东风也小有收获。

集成趋势下,无人不变革。未来不可测,一切皆可能。

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