黑芝麻智能:打造自動(dòng)駕駛芯片的核心壁壘

最近，科技狂人馬斯克只用了一句話，就成功吸引了大量海內(nèi)外媒體的眼光。馬斯克近日在接受媒體公開采訪時(shí)表示，明年將有能力在“某些地區(qū)”推出L5級(jí)全自動(dòng)駕駛功能。特斯拉就像是自動(dòng)駕駛新聞界的“寶貝疙瘩”，馬斯克更是媒體眼中的“消息大戶”，只要稍有動(dòng)靜，馬上就變成了全網(wǎng)熱搜。這一次不出意料的再一次成為了輿論關(guān)注的焦點(diǎn)：業(yè)內(nèi)企業(yè)孜孜不倦地加速推進(jìn)自動(dòng)駕駛的技術(shù)提升，然而行業(yè)仍然經(jīng)受著法律責(zé)任、駕駛安全等問題的拷問，商業(yè)模式看不到曙光的自動(dòng)駕駛之路走得有多艱難？全球自動(dòng)駕駛賽道內(nèi)的玩家不少，人來人往，有人承受不住投資與回報(bào)的失衡，半途中止退出，有人一直負(fù)重前行，更有人迎難而上，國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)業(yè)公司——黑芝麻智能科技公司就是其中的一員。

誰為自動(dòng)駕駛“黑洞”開門？

有關(guān)“黑芝麻智能”的故事，要從加利福尼亞圣克拉拉的一間咖啡館說起。很多年前，黑芝麻智能CEO單記章還在一家全球頂尖CMOS圖像傳感器公司任職的時(shí)候，創(chuàng)業(yè)研制自動(dòng)駕駛芯片的想法在他腦海中漸漸有了雛形。

無論國(guó)內(nèi)國(guó)外，自動(dòng)駕駛商業(yè)落地場(chǎng)景的勾畫至今仍然很模糊，雖然國(guó)內(nèi)陸續(xù)有科技公司、車廠將目光投向了這塊前景難以預(yù)測(cè)的未來科技領(lǐng)域，然而凌駕于所有關(guān)鍵技術(shù)之上的芯片，卻很少有人專門去研究，就像汽車引擎一樣，它是原動(dòng)力，是自動(dòng)駕駛繞不開的一環(huán)。

說得俗一點(diǎn)，一款高質(zhì)量的芯片，是靠錢砸出來的。芯片的容錯(cuò)率非常低，需要反復(fù)的驗(yàn)證，選擇自研，就等于選擇去面對(duì)反復(fù)的失敗和重來。

“半導(dǎo)體行業(yè)的研發(fā)需要非常長(zhǎng)時(shí)間的積累，十個(gè)只有一年經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)者是無法替代一個(gè)擁有十年經(jīng)驗(yàn)的資深研發(fā)人員的，這一行做不到快速迭代，對(duì)于時(shí)間窗口的把握要非常精準(zhǔn)。”單記章在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)談道。

當(dāng)然，1個(gè)人和10個(gè)人的區(qū)別還是有的，創(chuàng)業(yè)需要思想上的碰撞，否則就成了一個(gè)人的遐想。

有一天，單記章約上三兩業(yè)內(nèi)伙伴，來到一家咖啡館進(jìn)行了一場(chǎng)“碰撞”，“黑芝麻智能”就這樣被碰撞了出來。當(dāng)記者問到為何為公司起名“黑芝麻智能”的時(shí)候，單記章笑了笑回答，其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是黑科技+芝麻開門。

黑科技指的是超越現(xiàn)今人類科技或知識(shí)所能及的范疇，芝麻開門取自民間故事集《一千零一夜》里《阿里巴巴和四十大盜》篇的一句開山洞門的咒語，“黑芝麻”意指為人類未知科學(xué)打開大門，單記章想做的，是鑄造一把打開汽車智能新紀(jì)元大門的鑰匙——定義自動(dòng)駕駛芯片。

軟硬融合是行業(yè)痛點(diǎn)

隨著自動(dòng)駕駛產(chǎn)品級(jí)別向上摸索，自動(dòng)駕駛本身對(duì)于軟件的需求會(huì)持續(xù)的迭代更新，計(jì)算架構(gòu)也會(huì)不斷變化，能夠設(shè)計(jì)出既能滿足算力，又能夠靈活支撐車用系統(tǒng)的芯片是行業(yè)發(fā)展到目前階段的主要痛點(diǎn)。

“首先，智能汽車上裝配的各類傳感器非常多，就像是大腦，有不同的分區(qū)，面向不同感官具有不同的映射，執(zhí)行不同的任務(wù)。比如攝像頭，特斯拉有8個(gè)，有的公司有十幾個(gè)，這些傳感器本身是互相關(guān)聯(lián)的，互相依托的，前后左右不能分離開，要對(duì)車輛周圍整個(gè)環(huán)境進(jìn)行3D模擬，實(shí)現(xiàn)360°無死角的全部覆蓋?！闭劦綄?duì)于自動(dòng)駕駛芯片的具體要求時(shí)，單記章對(duì)記者說道，“其次，自動(dòng)駕駛芯片本身是一個(gè)平衡的系統(tǒng)級(jí)芯片，需要具備多個(gè)功能，由此來支撐汽車做出更精準(zhǔn)的判斷及決策?！?/p>

針對(duì)這些行業(yè)痛點(diǎn)，黑芝麻智能最新推出華山二號(hào)A1000芯片，這款芯片是基于黑芝麻智能自研的多層異構(gòu)性TOA架構(gòu)打造，有機(jī)融合了公司核心的圖像傳感技術(shù)、圖像視頻壓縮編碼技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)。芯片中內(nèi)置了8顆CPU核心，包含DSP數(shù)字信號(hào)處理和硬件加速器，支持市面上主流的自動(dòng)駕駛傳感器接入，包括激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、4K攝像頭、GPS等，以實(shí)現(xiàn)高級(jí)別自動(dòng)駕駛系統(tǒng)所需的多傳感器融合方案。同時(shí)，為了滿足車路協(xié)同、車云協(xié)同的要求，這款芯片不僅集成了PCIE高速接口，還有車規(guī)級(jí)千兆以太網(wǎng)接口，便于開發(fā)者進(jìn)行集成式開發(fā)。

對(duì)標(biāo)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先芯片廠商

汽車上裝配的車規(guī)級(jí)芯片，在工作溫度、抗振動(dòng)及沖擊性、可靠性、質(zhì)量一致性、產(chǎn)品生命周期等方面都有著遠(yuǎn)高于民用產(chǎn)品的嚴(yán)格要求，對(duì)于自動(dòng)駕駛來說，算力、算法、軟硬件結(jié)合等諸多因素更加提高了對(duì)芯片設(shè)計(jì)的要求。

黑芝麻智能的業(yè)務(wù)重心正是難上加難的自動(dòng)駕駛芯片設(shè)計(jì)。

2020年6月，黑芝麻智能發(fā)布了自主研發(fā)的車規(guī)級(jí)芯片華山二號(hào)A1000，這款芯片相較于其前代華山一號(hào)A500芯片，在算力上提升了近8倍，達(dá)到40~70TOPS，相應(yīng)功耗為8W，能效比超過6TOPS/W。黑芝麻智能在今年北京車展上還發(fā)布了FAD全自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)，據(jù)介紹，該平臺(tái)算力可達(dá)70TOPS~140TOPS，整體能效比高達(dá)6TOPS/W。

比較來看，英偉達(dá)的單芯片DRIVE AGX Xavier自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)的算力為30TOPS，功耗為30W，能效比為1TOPS/W。特斯拉的雙芯片F(xiàn)SD自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)的算力為144TOPS，功耗為72W，能效比為2TOPS/W。黑芝麻智能的FAD全自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)可以和全球兩大自動(dòng)駕駛芯片研發(fā)商一較高下。

據(jù)了解，F(xiàn)AD全自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)是基于兩顆華山二號(hào) A1000芯片的級(jí)聯(lián)方案打造，未來黑芝麻智能還會(huì)提供四芯片組合的方案，算力將達(dá)到280TOPS。業(yè)界領(lǐng)先算力同時(shí)配合上黑芝麻智能自研的車規(guī)級(jí)操作系統(tǒng)和多芯片級(jí)聯(lián)實(shí)時(shí)軟件平臺(tái)框架，F(xiàn)AD平臺(tái)能夠滿足乘用車、商用車、作業(yè)車等不同場(chǎng)景的智能駕駛方案需求。同時(shí)，F(xiàn)AD平臺(tái)支持多路高清傳感器并擁有豐富的接口，平臺(tái)通過FAD SDK對(duì)外開放豐富的API能力，提供開放的自動(dòng)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工具。黑芝麻智能科技將通過與各類傳感器廠家、行業(yè)應(yīng)用軟件、算法等產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)伙伴全方位合作，為智能駕駛產(chǎn)業(yè)賦能。

在計(jì)算平臺(tái)安全性方面，華山二號(hào)A1000芯片本身就進(jìn)行了獨(dú)立車規(guī)級(jí)安全島設(shè)計(jì)，通過R-Lock雙冗余互鎖架構(gòu)與多重可靠性設(shè)計(jì)，提供全方位信息安全體系，支持硬件加密，滿足ASIL B/D以及CC EAL5+的車規(guī)級(jí)安全認(rèn)證要求。

記者在采訪中了解到，華山二號(hào)A1000從設(shè)計(jì)之初，就堅(jiān)定朝著車規(guī)級(jí)的目標(biāo)邁進(jìn)，產(chǎn)品符合AEC-Q100可靠性和耐久性Grade 2標(biāo)準(zhǔn)，芯片整體已達(dá)到了ISO 2622功能安全ASIL-B級(jí)別，芯片內(nèi)部還有滿足ASIL-D級(jí)別的安全島，整個(gè)芯片系統(tǒng)的功能安全等級(jí)為ASIL-D。

“自動(dòng)駕駛芯片的技術(shù)演進(jìn)需要核心IP來支撐，黑芝麻智能擁有自主研發(fā)的核心IP，打造自動(dòng)駕駛芯片的核心壁壘?！眴斡浾聫?qiáng)調(diào)。

而能把芯片的性能做到對(duì)標(biāo)全球芯片巨頭，正是因?yàn)楹谥ヂ橹悄軗碛凶匝械膬纱蠛诵腎P——NeuralIQ ISP圖像信號(hào)處理器和DyanmAI NN引擎。

黑芝麻智能自研的NeuralIQ ISP圖像信號(hào)處理器，能夠讓攝像頭在超低光和大逆光場(chǎng)景下清晰成像，滿足汽車在各種復(fù)雜環(huán)境下的感知需求，讓汽車“看得清”;經(jīng)過NeuralIQ ISP處理過后的圖像繼續(xù)被傳送到自研的高性能深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法平臺(tái)DynamAI NN引擎中，進(jìn)行推理和決策，讓汽車“看得懂”;再通過與其他車、云、路進(jìn)行互聯(lián)協(xié)同，擴(kuò)大有效感知范圍，讓汽車“看得遠(yuǎn)”。這也正是黑芝麻智能科技的AI戰(zhàn)略——基于圖像和視覺感知技術(shù)，賦能自動(dòng)駕駛汽車。

與此同時(shí)，車規(guī)SoC設(shè)計(jì)能力讓黑芝麻智能科技在發(fā)揮NeuralIQ ISP和DynamAI NN引擎超高性能的前提下，保證芯片符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大算力、低功耗的性能表現(xiàn)。

身肩芯片廠商不能承受之“輕”

小小一顆芯片不過十幾克，卻能夠耗費(fèi)一家企業(yè)上百萬、上千萬元的資本投入，還有一眼望不到邊的時(shí)間成本，能不能耐得住長(zhǎng)年累月的高風(fēng)險(xiǎn)高投入，是每一個(gè)芯片設(shè)計(jì)商都會(huì)考慮的問題。

單記章創(chuàng)立黑芝麻智能之初，吸納了幾十位業(yè)內(nèi)資深人士加入，而且都是自愿降薪來做的，“志同道合”是形容黑芝麻智能初建團(tuán)隊(duì)最貼切的詞匯。單記章帶領(lǐng)著這樣一群人，毅然回國(guó)發(fā)展，想要研發(fā)出領(lǐng)先業(yè)界的國(guó)產(chǎn)自動(dòng)駕駛芯片?！拔易约涸趫D像視覺領(lǐng)域摸爬滾打了20多年，本身對(duì)行業(yè)理解很深，知道變化的過程，對(duì)車的理解特別深刻。”單記章感慨道，黑芝麻智能的核心技術(shù)是由許多有經(jīng)驗(yàn)的人共同研究產(chǎn)生的，能夠聚集這樣一批人真的很不容易，第一款芯片耗費(fèi)了3~4年時(shí)間，初創(chuàng)公司需要有足夠的耐心。

“4年多了，總監(jiān)級(jí)別沒有離職的?！眴斡浾抡Z中透露著些許自豪。

在芯片制造上，華山二號(hào)A1000芯片采用臺(tái)積電16nm制程工藝，已于今年4月完成流片，搭載該芯片的首款車型將在2021年底量產(chǎn)。

“黑芝麻智能要構(gòu)建開放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，充分發(fā)揮芯片商的能力，賦能行業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”單記章對(duì)記者表示。

用長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光精準(zhǔn)定義產(chǎn)品

此前，業(yè)界一直使用著L1-L5級(jí)的美國(guó)SAE自動(dòng)駕駛分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。今年3月，工信部發(fā)布了《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)，將自動(dòng)駕駛分成了0至5級(jí)共六個(gè)等級(jí)，擬定于明年1月1日開始施行，這意味著屬于中國(guó)自己的自動(dòng)駕駛分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)馬上要來了。

無論是國(guó)際還是國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，都是以車輛自控與駕駛員控制程度的比例為基準(zhǔn)而設(shè)立的，從技術(shù)研發(fā)的層面來說，需要考慮的細(xì)節(jié)會(huì)更多。

單記章告訴記者，學(xué)術(shù)界在自動(dòng)駕駛的算力與安全等級(jí)的關(guān)系上做了很多研究。就算力而言，SAE中的L3級(jí)別對(duì)算力的認(rèn)同是30TOPS~100TOPS，L2是10TOPS，L4則需要100TOPS~500TOPS。從安全角度去看，根據(jù)特斯拉2020年第三季度的自動(dòng)駕駛報(bào)告，人駕駛179萬英里就有一次事故，自動(dòng)駕駛模式下，這個(gè)數(shù)據(jù)為459萬英里，但自動(dòng)駕駛出事故受到的關(guān)注度更高，隨著技術(shù)不斷向前演進(jìn)，安全等級(jí)會(huì)逐步提高。

“黑芝麻智能從2016年創(chuàng)立開始設(shè)計(jì)產(chǎn)品，那時(shí)候全球真正做到產(chǎn)品化的企業(yè)寥寥無幾。在定義產(chǎn)品的時(shí)候，眼光要長(zhǎng)遠(yuǎn)，要看到未來趨勢(shì)在哪里，對(duì)產(chǎn)業(yè)理解一定要全面?！眴斡浾抡f。

廣結(jié)業(yè)內(nèi)“盟友” 打通商業(yè)出口

自動(dòng)駕駛從感知、決策到執(zhí)行層不乏科技公司、整車廠、創(chuàng)業(yè)公司等眾多玩家入局，應(yīng)該說，科技產(chǎn)業(yè)從來不缺乏探索前沿科技的人，難的是為技術(shù)尋找商業(yè)出口，找不到應(yīng)用市場(chǎng)的技術(shù)只能是紙上談兵。

黑芝麻智能在深扎技術(shù)的同時(shí)，也在為自有產(chǎn)品開辟一條應(yīng)用之路。

2019年4月，黑芝麻智能宣布獲得B輪融資，上汽集團(tuán)參與投資。今年10月，黑芝麻智能向上汽集團(tuán)交付了首批融合感知高精度定位產(chǎn)品。該產(chǎn)品基于黑芝麻智能華山一號(hào)車載智能芯片A500，針對(duì)市場(chǎng)上L2-L3之間分米級(jí)定位的需求和空缺，提供了高精度、低成本的多傳感器融合方案。

憑借華山一號(hào)A500芯片，黑芝麻智能已與中國(guó)一汽、中科創(chuàng)達(dá)等業(yè)內(nèi)頭部公司達(dá)成深度戰(zhàn)略合作，并與各合作伙伴在自動(dòng)駕駛芯片、視覺感知算法等領(lǐng)域展開了一系列項(xiàng)目合作。

2019年12月，中國(guó)一汽與黑芝麻智能在中國(guó)一汽總部舉行戰(zhàn)略合作簽約儀式，雙方計(jì)劃在自動(dòng)駕駛芯片、視覺感知算法和數(shù)據(jù)等領(lǐng)域展開全方位的合作，共同推進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)在中國(guó)一汽系列車型中的量產(chǎn)應(yīng)用。

據(jù)了解，在定位算法方面，黑芝麻智能攻克了視覺定位和傳感器融合的若干關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)，針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景提出了獨(dú)樹一幟的算法，配合華山系列芯片的算力優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出了實(shí)時(shí)高頻、分米級(jí)精度、全場(chǎng)景穩(wěn)定的定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)擺脫了對(duì)導(dǎo)航地圖和高精地圖的依賴。在華山一號(hào)A500之后，黑芝麻智能的高精度定位方案未來將覆蓋華山全系列芯片產(chǎn)品，針對(duì)客戶不同需求提供完整的智能駕駛系統(tǒng)產(chǎn)品。

今年8月，中國(guó)一汽公司智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院（一汽智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院）與黑芝麻智能正式簽署技術(shù)合作協(xié)議。一汽智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院將啟動(dòng)基于華山二號(hào)A1000的智能駕駛平臺(tái)的開發(fā)，該平臺(tái)支持多傳感器融合、高級(jí)別自動(dòng)駕駛的多種功能，滿足后續(xù)量產(chǎn)車型需求。雙方將共同推動(dòng)人工智能技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，加速國(guó)產(chǎn)智能駕駛芯片的產(chǎn)業(yè)化落地。9月，黑芝麻智能發(fā)布16nm的華山二號(hào)，“下一顆芯片是華山3號(hào)A2000，工藝達(dá)到7nm?！眴斡浾孪蛴浾咄嘎?。

據(jù)了解，黑芝麻智能的合作伙伴集中在頭部公司，與業(yè)界可以看到的一級(jí)供應(yīng)商和車廠都有接洽，與一線主機(jī)廠，如一汽、上汽、全球一級(jí)供應(yīng)商博世等都有非常緊密的溝通。目前黑芝麻智能已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)后裝，前裝需要至少幾百萬公里的測(cè)試，最早從明年年底開始量產(chǎn)。

直面從1到100的挑戰(zhàn)

“我們從0到1做得很好，走到了世界前列，但是后面最大的挑戰(zhàn)是從1到100的擴(kuò)展，不只是中國(guó)的客戶，團(tuán)隊(duì)如何支持整個(gè)體系，是下一步需要考慮的?！眴斡浾抡f道。

芯片行業(yè)是個(gè)燒錢的行業(yè)，雖然黑芝麻智能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，不過就像單記章所說的那樣，未來還有更大的挑戰(zhàn)在等著他們，處在成長(zhǎng)期的企業(yè)，想要向上發(fā)展一定需要源源不斷的資金投入。

今年上半年，自動(dòng)駕駛行業(yè)進(jìn)入加速洗牌期，突如其來的新冠肺炎疫情更是雪上加霜。疫情帶來的資金困頓、運(yùn)營(yíng)困境給這個(gè)還未成熟的行業(yè)帶來了一波又一波的破產(chǎn)、裁員、終止。

今年3月重型卡車自動(dòng)駕駛研發(fā)商Starsky Robotics資金鏈斷裂宣布停止運(yùn)營(yíng)。原本處于領(lǐng)先地位的Zoox也因同樣的問題而委身亞馬遜。

大環(huán)境影響下，創(chuàng)立僅四年的黑芝麻智能在研發(fā)技術(shù)、尋找商業(yè)出口之外，在資本募集上也絲毫不敢松懈。2017年，蔚來、芯動(dòng)能等資方向黑芝麻智能投資了近億元。2019年4月，黑芝麻智能又獲得了君海資本、上汽、招商局等機(jī)構(gòu)的B輪投資。單記章向記者透露，從2019年至今，黑芝麻智能融資情況良好，目前，上市計(jì)劃正在穩(wěn)步推進(jìn)中，未來或?qū)⒃诳苿?chuàng)板上市。

“向上生長(zhǎng)”需要什么？

在技術(shù)上持續(xù)深扎、在商業(yè)模式上不斷探索、在資本管理上步步為營(yíng)，成就了今天茁壯成長(zhǎng)的黑芝麻智能。

黑芝麻全稱為黑芝麻智能科技（上海）有限公司，成立于2016年，由資深圖像處理專家單記章以及汽車行業(yè)銷售及管理專家劉衛(wèi)紅聯(lián)手創(chuàng)辦，是一家專注于視覺感知技術(shù)與自主IP芯片開發(fā)的企業(yè)。公司主攻領(lǐng)域?yàn)?a href="http://ttokpm.com/soft/data/21-22/" target="_blank">嵌入式圖像和計(jì)算機(jī)視覺，核心業(yè)務(wù)是提供基于圖像處理、計(jì)算圖像以及人工智能感知芯片計(jì)算平臺(tái)，為ADAS及自動(dòng)駕駛提供完整的商業(yè)落地方案。

黑芝麻智能目前有近300名員工，核心團(tuán)隊(duì)均來自博世、OV、英偉達(dá)、安霸、微軟、高通、華為、中興等業(yè)內(nèi)頂尖公司，平均擁有15年以上的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。公司在硅谷和上海成立研發(fā)中心，在成都、深圳、武漢、新加坡均設(shè)辦事處。

當(dāng)問到黑芝麻智能對(duì)于今后發(fā)展有何考慮時(shí)，單記章對(duì)記者表示，未來的自動(dòng)駕駛是集所有技術(shù)于大成的產(chǎn)物，面臨著不小的挑戰(zhàn)，希望更多的人才加入到自動(dòng)駕駛行業(yè)中，中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢(shì)。從國(guó)家層面上來看，車規(guī)級(jí)芯片、自動(dòng)駕駛的發(fā)展得到了很好的支持，希望像黑芝麻智能一樣真正做芯片的企業(yè)未來能夠得到更多的支持。
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