地平線推旗艦車載芯片 已能夠支持L4級自動駕駛

國內(nèi)汽車 AI 芯片再次迎來了重大飛躍。

就在剛剛，國內(nèi) AI 芯片創(chuàng)企地平線在上海發(fā)布了自動駕駛芯片征程 5，其單顆芯片 AI 算力能夠達(dá)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(dá)到 1024TOPS。

這一算力水平，已經(jīng)能夠支持 L4 級自動駕駛。

對于自動駕駛來說，當(dāng)前業(yè)界最大的問題在于算力浪費(fèi)、生態(tài)缺失、數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)，地平線在 3 年的征程 5 研發(fā)過程中，就是為了解決這三個(gè)痛點(diǎn)。

征程 5 芯片采用 8 核心 ARM Cortex A55 核心、兩個(gè)貝葉斯架構(gòu) BPU 實(shí)現(xiàn) AI 運(yùn)算，還有安全島設(shè)計(jì)，支持豐富的接口。在視頻輸入方面，單顆征程 5 芯片就能夠?qū)崿F(xiàn) 16 路視頻輸入，并且支持毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等多種傳感器。

目前，已經(jīng)有多家自動駕駛 Tier 1 發(fā)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(yù)計(jì)到今年第四季度，地平線就將推出基于征程 5 芯片的城區(qū)自動駕駛實(shí)車 Demo，2022 年第二季度將實(shí)現(xiàn)地平線合作伙伴征程 5 域控制器硬件量產(chǎn)，2022 年第四季度，地平線將實(shí)現(xiàn) SuperDrive 方案量產(chǎn) SOP。

截至目前，地平線芯片出貨量已經(jīng)達(dá)到 40 萬片，擁有 40 多個(gè)前裝量產(chǎn)項(xiàng)目。同時(shí)，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(gè)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?cè)髥栴}

發(fā)布會開始時(shí)，地平線 CEO 余凱說道：“中國消費(fèi)者擁抱新科技，加上中國企業(yè)的創(chuàng)新，讓不少自動駕駛芯片在國內(nèi)首發(fā)。”

但是，行業(yè)內(nèi)最自動駕駛這項(xiàng)技術(shù)仍有擔(dān)憂。當(dāng)前，智能駕駛解決方案共有三大問題，其一是算力浪費(fèi)，其二是生態(tài)缺失，第三還存在數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)。

因此，地平線在研發(fā)芯片過程中，出發(fā)點(diǎn)就是解決這三大問題。

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

此外，征程 5 芯片還有安全島設(shè)計(jì)，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。其中，征程 5 配備了鎖步 MCU 的安全島，用于系統(tǒng)監(jiān)測，擁有 ARM Trustzone、TRNG 硬件、各類加密硬件等。征程 5 芯片已經(jīng)獲得 ASIL-B 級別功能安全產(chǎn)品認(rèn)證，基于征程 5 芯片的系統(tǒng)達(dá)到 ASIL-D 級別安全要求、AEC-Q100 Grade 2 級別認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)、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(gè)千兆以太網(wǎng)接口、4 個(gè) CAN-FD，用于雷達(dá)系統(tǒng)集成，以及 2 個(gè) PCIe 3.0，用于車載計(jì)算平臺。

在性能表現(xiàn)上，征程 5 芯片的 AI 算力最高可以達(dá)到 128TOPS。在 MS CoCo 物體檢測測試中，計(jì)算性能達(dá)到 1283FPS，這一性能甚至超越了英偉達(dá)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(shù)產(chǎn)品都在 150ms 左右的延遲。

同時(shí)，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(wěn)定。

對于一顆自動駕駛芯片來說，最重要的就是 AI 計(jì)算，地平線征程 5 采用雙核心貝葉斯架構(gòu) BPU，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模異構(gòu)近存計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)高效率計(jì)算;同時(shí)擁有高靈活大并發(fā)數(shù)據(jù)橋，片上帶寬非常大;此外，還有脈動張量計(jì)算核心，得以實(shí)現(xiàn)高算力。

面對自動駕駛開發(fā)者，一顆開放的芯片有助于實(shí)現(xiàn)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(gòu)可編程計(jì)算加速引擎，同時(shí)還有完善的芯片工具鏈，方便開發(fā)者快速部署、驗(yàn)證算法。

在算力方面，單顆征程 5 芯片的 AI 算力能夠達(dá)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(dá)到 1024TOPS。

余凱在發(fā)布會中說道：“地平線將始終定位 Tier 2，不做量產(chǎn)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(dá) 1024TOPS 多家 Tier 1 已首發(fā)征程 5

征程 5 芯片自今年 5 月點(diǎn)亮以來，地平線已經(jīng)為開發(fā)者提供了參考設(shè)計(jì) Matrix 5 計(jì)算平臺，同時(shí)也有多家 Tier 1 發(fā)布了基于征程 5 芯片的域控制器。

其中，地平線的參考設(shè)計(jì)采用 4 顆地平線征程 5 芯片，算力能夠達(dá)到 512TOPS，還能夠選擇 GPU、MCU 以及 5G 模塊。

在安全性方面，參考設(shè)計(jì)搭載了兩顆 ASIL-D 安全等級的 MCU 芯片，整個(gè)域控制器的安全性等級能達(dá)到 ASIL-D 級別。

同時(shí)，業(yè)界已有大陸集團(tuán)、東軟睿馳、立訊集團(tuán)、聯(lián)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(jì)算平臺。

此外，地平線合作伙伴聯(lián)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(tuán)推出 SOM 卡，滿足不同開發(fā)者需求。

現(xiàn)場，地平線還發(fā)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(qū)、泊車自動駕駛場景，座艙智能交互、和車內(nèi)外聯(lián)動的整車智能。

預(yù)計(jì)到今年第四季度，地平線就將推出城區(qū)自動駕駛實(shí)車 Demo，2022 年第二季度將實(shí)現(xiàn)地平線合作伙伴域控制器硬件量產(chǎn)，2022 年第四季度，地平線將實(shí)現(xiàn) SuperDrive 方案量產(chǎn) SOP。

現(xiàn)場，不少地平線的合作伙伴來到現(xiàn)場，宣布了最新的芯片上車計(jì)劃。明年，上汽集團(tuán)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(gè)月時(shí)間里，長城與地平線完成了 2022 款哈弗 H9 的開發(fā)，基于征程 2 芯片實(shí)現(xiàn)智能座艙功能。目前，地平線現(xiàn)在正在布局征程 3 芯片，應(yīng)用場景在自動駕駛、智能座艙多個(gè)方面。

國內(nèi)造車新勢力哪吒汽車也宣布，目前所有車型都在布局量產(chǎn)征程 3 芯片，征程 5 芯片也正在預(yù)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(tǒng)發(fā)布 兼容主流操作系統(tǒng)

今天下午，余凱在現(xiàn)場還發(fā)布了 TogetherOS—— 開源安全實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。這一操作系統(tǒng)基于開源微內(nèi)核 seL4 開發(fā)，是一個(gè)向上兼容，同時(shí)也是向下兼容的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

TogetherOS 能夠滿足高等級自動駕駛實(shí)時(shí)性要求和功能安全要求，可覆蓋自動駕駛、智能交互、智能網(wǎng)聯(lián)、智能車控等車載應(yīng)用場景。

據(jù)介紹，TogetherOS 兼容包括征程芯片在內(nèi)的主流車載芯片平臺，同時(shí)也兼容英偉達(dá)、高通等業(yè)界多種 SoC。在操作系統(tǒng)層面，TogetherOS 兼容 Linux、安卓、斑馬、QNX 以及鴻蒙等多種操作系統(tǒng)。

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

04. 流片點(diǎn)亮到算法打通僅兩個(gè)月軟硬件都有強(qiáng)大實(shí)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(diǎn)亮。進(jìn)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(chǎn)品認(rèn)證，基于征程 5 芯片的系統(tǒng)達(dá)到 ASIL-D 級別安全要求，證明了地平線征程 5 在功能安全、運(yùn)行穩(wěn)定性方面的性能。

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(yùn)行各類自動駕駛感知與行為預(yù)測算法，足以支持從 L2~L4 的各類自動駕駛系統(tǒng)。

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(gè)月的時(shí)間。而在芯片行業(yè)內(nèi)，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(shí)間。

車東西此前向地平線內(nèi)部人士了解到，“為了打通算法，內(nèi)部投入了非常大的資源，橫跨多部門的上百人團(tuán)隊(duì)加班加點(diǎn)忙活了兩個(gè)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(yán)陣以待。他們提前幾個(gè)月就準(zhǔn)備好了相應(yīng)的驗(yàn)證、測試設(shè)備與流程。

拿到首批芯片的 15 個(gè)小時(shí)后，開發(fā)板焊接完畢，內(nèi)存、以太網(wǎng)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(tuán)隊(duì)立馬接手，將已經(jīng)準(zhǔn)備好的算法移植到征程 5 芯片中，并把控制器裝進(jìn)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(shí)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(chǎn)，開啟地平線車軌 AI 芯片的量產(chǎn)上市之路。

目前，已經(jīng)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?yàn)檐囕v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(chǎn)，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(tǒng)“軒轅”也采用了地平線征程 3 芯片，今年年底將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)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(chǎn)車。在這款車內(nèi)，2 顆征程 3 芯片能夠達(dá)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(chǔ)上，新增了 NOA 導(dǎo)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(shí)，基于開放的軟件生態(tài)支持服務(wù)，2021 款理想 ONE 得以實(shí)現(xiàn)自動駕駛功能的高效進(jìn)化。

就在不久前的上海車展上，地平線正式發(fā)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(tǒng)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(shí)現(xiàn)車道級的定位精度，功能上則可以實(shí)現(xiàn)匝道匯入?yún)R出、施工區(qū)避讓、交通燈與車道對應(yīng)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(xùn)練數(shù)據(jù)挑選和算法調(diào)優(yōu)，在 Matrix Mono 方案的基礎(chǔ)之上，還能夠應(yīng)對隧道通行、大曲率彎道通行、匝道匯入、匝道匯出、城區(qū)道路通行等中國道路特有場景。

而在今天，地平線發(fā)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(jié)語：國內(nèi)車規(guī) AI 芯片正加速上車

當(dāng)前，汽車“新四化”浪潮正加速汽車行業(yè)快速變革，人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)讓 AI 芯片成為了汽車的數(shù)字發(fā)動機(jī)。并且，以整車智能化定義的智能汽車，正在成為行業(yè)共識。

地平線作為國內(nèi)少數(shù)幾家車規(guī) AI 芯片公司，能夠?qū)崿F(xiàn)快速前裝量產(chǎn)上車，代表著國內(nèi)車規(guī)芯片設(shè)計(jì)能力快速提升，正加速全行業(yè)的快速進(jìn)步。

關(guān)鍵詞： 地平線 L4 自動駕駛 芯片