ADAS/AD主控芯片研究

佐思汽研發(fā)布《2020年ADAS/AD主控芯片產(chǎn)業(yè)研究報告》。 隨著L2滲透率越過15%之后，L2將走向普及階段。L2.5車型將進入密集發(fā)布期，L3和限定場景的L4量產(chǎn)也已經(jīng)不遠。 當汽車配置邁向高階自動駕駛時，環(huán)境感知傳感器開始大量安裝，對主控芯片的算力和算法要求越來越高。

資料來源：英飛凌

單一類型的汽車處理器，無論是FPGA、CPU、GPU還是ASIC，都無法滿足高階自動駕駛車輛的需要。集成CPU、GPU、NPU、ISP等一系列運算單元的系統(tǒng)級SoC（主控芯片），開始成為市場競爭的焦點。 在主控芯片領(lǐng)域，不同廠商有著不同的技術(shù)路線，主流方案為不同芯片構(gòu)型的異構(gòu)融合。CPU負責邏輯運算和任務(wù)調(diào)度；GPU作為通用加速器，可承擔CNN等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算與機器學習任務(wù)，將在較長時間內(nèi)承擔主要計算工作；FPGA作為硬件加速器，具備可編程的優(yōu)點，在RNN/LSTM/強化學習等順序類機器學習中表現(xiàn)優(yōu)異，在部分成熟算法領(lǐng)域發(fā)揮著突出作用；ASIC可實現(xiàn)性能和功耗最優(yōu)，作為全定制的方案將在自動駕駛算法成熟后成為最終選擇。

Mobileye是做傳統(tǒng)算法起家的。EyeQ5主要有 4 個模塊：CPU, CVP（計算機視覺處理器）, DLA（深度學習加速器） 和 MA。從各個模塊的大小來看，CPU 和 CVP 是大頭。CPU 占據(jù)很大空間。CVP 是針對很多傳統(tǒng)計算機視覺算法設(shè)計的 ASIC。Mobileye一直以傳統(tǒng)計算機視覺算法而聞名，也因為低功耗而受到廣泛歡迎。DLA 在 EyeQ5 最初的宣傳材料里并沒有出現(xiàn)，是后來才加進去的。DLA 在整個芯片里占據(jù)的比例還是較小，應該是受市場壓力才添加的。 Mobileye先知先覺，早早選擇出售給INTEL，未來可以和英特爾的CPU、FPGA技術(shù)資源整合。目前EyeQ5的短板是開放性不足，加上算力不強，車企用戶并不多，公開的只有四家，比英偉達Xavior少了很多。

主要車企和Tier1的ADAS/AD主控芯片選擇表（部分）

我們推測Mobileye為了解決開放性問題，投入很大力量補課。NXP和瑞薩也在補課，除了完善API、工具鏈、生態(tài)鏈，還參股和收購相關(guān)企業(yè)，如NXP投資Kalray，瑞薩收購IDT。 剛才提到Mobileye 的算法解決方案還是以傳統(tǒng)計算機視覺算法為主，深度學習算法為輔。而Mobileye 的主要競爭對手Nvidia則是以深度學習算法為主。

Xavier 主要有 4 個模塊: CPU，GPU，DLA（深度學習加速器）和 PVA。占據(jù)最大面積的是 GPU，然后CPU，最后輔以兩個專用 ASIC：一個是用于推理的 DLA，還有一個是加速傳統(tǒng)計算機視覺算法的 PVA。 英偉達最強大的地方，其實是它的開放性和工具鏈。

2019年的GPU技術(shù)大會上，英偉達推出 NVIDIA DRIVE AP2X。這是一套完備的L2+級別自動駕駛解決方案，其中包含 DRIVE AutoPilot 軟件、DRIVE AGX 和 DRIVE 驗證工具。為了增強制圖和定位功能，DRIVE AP2X軟件增添了MapNet，用于識別車道和地標。 DRIVE AutoPilot負責在地圖上準確定位并規(guī)劃安全高效的行駛路線，Drive Works則為開發(fā)人員提供了參考應用程序、工具和一個全面的模塊庫。ClearSightNet是英偉達基于攝像頭的障礙物感知軟件，該軟件將會實時監(jiān)測車輛檢測攝像機的失靈狀況，它接受實時攝像機傳回的畫面，評估每一幀以檢測攝像機是否失靈。 強大如英偉達，也有短板，就是功耗太大。高通芯片和TI芯片都只需風冷散熱，而英偉達芯片和特斯拉芯片需要水冷散熱。這是追求高算力的副作用。

“主要車企和Tier1的ADAS/AD主控芯片選擇表”中還有一個重要選手是賽靈思，憑借FPGA的獨特優(yōu)勢（低功耗、低時延、高性價比）也獲得眾多汽車行業(yè)客戶。在ADAS/AD主控芯片集成化趨勢下，賽靈思也不甘心做配角。

2018年，Xilinx正式推出Versal ACAP，這是一個完全支持軟件編程的異構(gòu)計算平臺，可將標量引擎、自適應引擎和智能引擎相結(jié)合。這表明Xilinx打算從一家專業(yè)芯片制造商轉(zhuǎn)型為一家計算平臺提供商。 Xilinx產(chǎn)品從傳統(tǒng)的 FPGA 到 SoC（具有單個硬核心處理器的 FPGA 可編程結(jié)構(gòu)）、MPSoC（具有多個硬核心處理器的 FPGA 可編程結(jié)構(gòu)）、再發(fā)展到RFSoC（具有 RF 功能的MPSoC）和 ACAP（自適應計算加速平臺）。

2019年，Xilinx正式推出了一個名為Vitis的統(tǒng)一軟件開發(fā)平臺，降低開發(fā)人員利用FPGA的障礙。Vitis 軟件平臺支持異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，包括 Zynq SoC，MPSoC 和 Versal ACAP 等。Vitis 能夠讓開發(fā)者在無需深入掌握硬件專業(yè)知識的情況下，即可通過軟件或算法代碼來自動適配。 總之，推出Vitas和Versal的目標，是將Xilinx從一個FPGA供應商轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€靈活的、可適應的計算平臺供應商。 ADAS/AD主控芯片市場競爭日趨激烈，除了取得不錯收獲的Mobileye, 英偉達和賽靈思，老牌汽車芯片廠家NXP、瑞薩等也在力爭趕上潮流。消費電子領(lǐng)域的重量級選手高通和華為正在重兵殺入ADAS/AD主控芯片市場，初創(chuàng)企業(yè)地平線、黑芝麻和芯馳借國產(chǎn)替代東風也小有收獲。 集成趨勢下，無人不變革。未來不可測，一切皆可能。

原文標題：ADAS/AD主控芯片研究：集成趨勢下的短板與變革

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