自動(dòng)駕駛視覺(jué)處理芯片的戰(zhàn)爭(zhēng)，三股勢(shì)力節(jié)奏不一

日前據(jù)彭博援引知情人士表示，英飛凌（Infineon Technologies AG）去年曾就收購(gòu)意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics NV）舉行早期會(huì)談，若該并購(gòu)成功完成，英飛凌將一躍成為歐洲半導(dǎo)體巨頭。不過(guò)法國(guó)政府反對(duì)這項(xiàng)并購(gòu)。

英飛凌是歐洲一家芯片廠商，成立于1999年，在汽車(chē)半導(dǎo)體領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。在其發(fā)布的2018年業(yè)務(wù)報(bào)告中，自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)已經(jīng)占公司總業(yè)務(wù)的42%。其對(duì)于2017年自動(dòng)駕駛半導(dǎo)體業(yè)務(wù)市場(chǎng)占有率的排名為，NXP、英飛凌、瑞薩、TI、意法半導(dǎo)體、博世、安森美、羅姆集團(tuán)、東芝、ADI。

那么為什么自認(rèn)為是業(yè)內(nèi)排行老二，還有收購(gòu)老五呢？除了半導(dǎo)體領(lǐng)域要不斷通過(guò)保持壟斷地位才能持續(xù)有競(jìng)爭(zhēng)力以外，還有沒(méi)有別的原因？

英飛凌在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的業(yè)務(wù)，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它IPC、PMM、CCS業(yè)務(wù)，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域其主要的業(yè)務(wù)是雷達(dá)、微處理器、數(shù)據(jù)傳輸以及電源管理等部分，基于機(jī)器視覺(jué)的ADAS芯片還沒(méi)有。

意法半導(dǎo)體在芯片領(lǐng)域也是巨頭，在汽車(chē)領(lǐng)域有鼎鼎大名的STM系列微處理器，邏輯IC，以及信息娛樂(lè)處理單元。在自動(dòng)駕駛時(shí)代，更是聯(lián)合Mobileye研發(fā)生產(chǎn)了EyeQ系列ADAS芯片。

英飛凌跟意法半導(dǎo)體之間有很多重合的業(yè)務(wù)，而在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，其欠缺的就是ADAS視覺(jué)處理芯片的能力，此次傳出英飛凌有意向收購(gòu)意法半導(dǎo)體，會(huì)否是想要彌補(bǔ)視覺(jué)處理芯片方面的短板？

視覺(jué)處理芯片是自動(dòng)駕駛芯片陣列中重要的一環(huán)，由于可以同雷達(dá)等傳感器形成互補(bǔ)，基于深度學(xué)習(xí)的視覺(jué)識(shí)別處理，在道路、交通標(biāo)志、障礙物、行人等識(shí)別中重要性愈發(fā)凸顯。

因此各大廠商也都在爭(zhēng)相占領(lǐng)高地，NVIDIA和Mobileye目前是市場(chǎng)翹楚，占據(jù)了較大的份額，二者在汽車(chē)芯片領(lǐng)域，都是新生。其它傳統(tǒng)汽車(chē)芯片廠商，正在迎頭趕上。

而在即將到來(lái)的ADAS普及浪潮中，視覺(jué)ADAS方案由于價(jià)格低廉，技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)鏈完善，必然會(huì)成為OEM首先選擇的對(duì)象。那么方案商有哪些ADAS主處理芯片的選擇呢？OEM又意下如何呢？

高處不勝寒

Mobileye聯(lián)合意法半導(dǎo)體推出的EyeQ系列的視覺(jué)處理芯片，在自動(dòng)駕駛CV領(lǐng)域，聲名卓著，其中EyeQ4于2016年發(fā)布，在其官網(wǎng)上這樣顯示，EyeQ ? 4是目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的專(zhuān)用視覺(jué)計(jì)算SoC。

除了能夠應(yīng)付雷達(dá)和LIDAR的數(shù)據(jù)外，還可支持8個(gè)攝像頭傳感器，每秒處理2.5萬(wàn)億次操作，而功耗僅為3-5瓦。EyeQ4有一組工作在1GHZ的工業(yè)級(jí)四核MIPS處理器，多個(gè)專(zhuān)用的向量微碼處理器（VMP），用來(lái)應(yīng)對(duì)ADAS相關(guān)的圖像處理任務(wù)。

EyeQ系列的芯片是由Mobileye和ST意法半導(dǎo)體聯(lián)合生產(chǎn)的，在意法半導(dǎo)體的2017年報(bào)中，也提到了雙方將繼續(xù)聯(lián)合協(xié)作，研制2020年將要推出的EyeQ5。

英偉達(dá)2016年推出DRIVE?PX2（Autocruise和Autochauffeur，Autochauffeur相當(dāng)于前者性能X2+ Pascal 架構(gòu)的獨(dú)立 GPU），Autochauffeur配置兩個(gè)SoCs（片上系統(tǒng)）Tegra Parker （Cpu Cores是4個(gè)Denver和8個(gè)Cortex A57）和兩個(gè)分離式的Pascal GPU（單精度計(jì)算能力達(dá)到8TFlops），支持12路200萬(wàn)像素?cái)z像頭每秒60幀的拍攝圖像的攝像頭數(shù)據(jù)。

這種可擴(kuò)展的構(gòu)架可以配置從運(yùn)行10瓦特的被動(dòng)冷卻的移動(dòng)處理器，到用兩個(gè)移動(dòng)處理器，以及兩個(gè)分離式GPU可達(dá)到每秒24萬(wàn)億次深度學(xué)習(xí)的操作。多個(gè)Drive PX 2 平臺(tái)的并行使用可以實(shí)現(xiàn)完全的自主駕駛。

2016年NVIDIA發(fā)布Xavier，它是一款完整的片上系統(tǒng) (SoC)，集成了被稱(chēng)為 Volta 的全新 GPU 架構(gòu)、定制 8 核 CPU 架構(gòu)以及新的計(jì)算機(jī)視覺(jué)加速器，采用 16nm FinFET 加工技術(shù)進(jìn)行制造。

該處理器提供 20 TOPS（萬(wàn)億次運(yùn)算/秒）的高性能，而功耗僅為 20 瓦。充當(dāng)自動(dòng)駕駛汽車(chē)大腦的 Xavier 在設(shè)計(jì)上符合 ISO 26262 道路車(chē)輛功能安全規(guī)定等嚴(yán)格的汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)。

NVIDIA和mobileye在ADAS視覺(jué)處理中，無(wú)疑是最有話(huà)語(yǔ)權(quán)的，前者代表著算力，后者代表著量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，但市場(chǎng)可能暫時(shí)不會(huì)選擇二者。

原因也很簡(jiǎn)單，前者算力雖高，但價(jià)格和功耗都不低，在ADAS領(lǐng)域綜合的性?xún)r(jià)比并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，在消費(fèi)者市場(chǎng)還屬于教育階段的時(shí)候，以一個(gè)高價(jià)智能駕駛配置入局，結(jié)局不會(huì)太好。

而Mobileye則相對(duì)封閉，且有成熟的從芯片到解決方案的完整鏈條，價(jià)格也不低，對(duì)于OEM和Tier1占主導(dǎo)地位的汽車(chē)市場(chǎng)，需要在供應(yīng)鏈上有充足的可選項(xiàng)，因此Mobileye不會(huì)是唯一選項(xiàng)，OEM和Tier1樂(lè)見(jiàn)更多的選項(xiàng)出現(xiàn)。

此時(shí)，傳統(tǒng)汽車(chē)電子芯片領(lǐng)域的玩家，就出現(xiàn)了。

既得利益者

NXP（恩智浦）推出的第二代視覺(jué)處理器系列S32V234，旨在支持圖像處理的計(jì)算密集型應(yīng)用，并提供了一個(gè)ISP、強(qiáng)大的3D GPU、雙APEX-2視覺(jué)加速器和安全性，以及支持SafeAssure?。

有運(yùn)行頻率高達(dá)1GHz的64位Arm? Cortex?-A53四核，以及頻率高達(dá)133 MHz的M4內(nèi)核。S32V234帶兩個(gè)MIPI CSI2接口，4個(gè)通道用于攝像機(jī)輸入（支持1080像素@ 30 fps），支持2x1或1x2百萬(wàn)像素@ 30 fps和4x2百萬(wàn)像素圖像輸入。

S32V234具有S32 Design Studio IDE for Vision支持的完整支持平臺(tái)，包括編譯器、調(diào)試器、Vision SDK、Linux BSP和圖形工具，還有MATLAB的恩智浦視覺(jué)工具箱是面向S32V234處理器附送的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。

S32V234適用于ADAS、NCAP前視攝像頭、異物檢測(cè)和識(shí)別、環(huán)視、機(jī)器學(xué)習(xí)和傳感器融合應(yīng)用。S32V234專(zhuān)為汽車(chē)級(jí)可靠性、功能安全和安全措施而設(shè)計(jì)，以支持汽車(chē)和工業(yè)自動(dòng)化?？芍С智耙晹z像頭、智能后視攝像頭、環(huán)視等的一些自動(dòng)駕駛應(yīng)用。符合ISO26262以及ASIL的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

瑞薩（Renesas）2017年4月11日宣布推出針對(duì)NCAP前置攝像頭的R-Car V3M SoC ，配有雙核800MHz的ARM CA53 (ARMv8)，以及單顆ARM CR7 (ARMv7)，串口可輸入單通道4路視頻，單路視頻傳輸速度可達(dá)1.5Gbps。

V3M的硬件加速器使CNN能夠以超低功耗水平執(zhí)行，該加速器可實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的道路檢測(cè)或?qū)ο蠓诸?lèi)等功能在汽車(chē)自動(dòng)駕駛應(yīng)用中。V3M SoC以及包括瑞薩開(kāi)源e2工作室IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）在內(nèi)的支持軟件和工具。

2018年2月28日推出全新的R-Car V3H片上系統(tǒng)（SoC），其計(jì)算機(jī)視覺(jué)性能比其前身R-Car V3M SoC高出五倍，使用了雙圖像信號(hào)處理器（ISP），四顆1.0-GHz的Cortex ? -A53 MPCore的?內(nèi)核，雙鎖步800 MHz的Cortex ? -R7核心，同時(shí)CNN的專(zhuān)用IP加速了深度學(xué)習(xí)。

該SoC將會(huì)用于批量生產(chǎn)的L3級(jí)和L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)，V3H SoC樣品將于Q4上市，量產(chǎn)計(jì)劃于2019年第三季度開(kāi)始。

瑞薩的V3M和V3H使用不同的加速器實(shí)現(xiàn)了一流的性能計(jì)算機(jī)視覺(jué)異構(gòu)平臺(tái)：多功能管道引擎（IMP）和計(jì)算機(jī)視覺(jué)引擎（CVE），輔以DMA來(lái)控制內(nèi)存?zhèn)鬏?。此外，兩個(gè)SoC都帶有卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的集成IP。

這使得R-Car V3M和V3H適用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法，如物體檢測(cè)和分類(lèi)，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，對(duì)于上述硬件加速器，V3H具有用于密集光流，密集立體視差和對(duì)象分類(lèi)的專(zhuān)用IP。

德州儀器(TI)針對(duì)ADAS前視視覺(jué)識(shí)別推出的是TDAx SOC系列芯片，包括TDA3x、TDA2x、TDA2Px，這些處理器都包含有雙核Arm Cortex-A15MPU，以及雙核Arm Cortex M4，C66x DSP。

TDA系列芯片分不同型號(hào)，可支持1-3路攝像頭，像素也從1.3-2.5MP，存儲(chǔ)帶寬從4.0-10.7 GB/s。芯片可達(dá)到從 ASIL-B 到 ASIL-D 安全級(jí)別。

德州儀器(TI) 提供針對(duì) Arm，DSP 和 EVE 協(xié)處理器的完整開(kāi)發(fā)工具集，其中包括 C 語(yǔ)言編譯器、一個(gè)可簡(jiǎn)化編程和調(diào)度的 DSP 匯編優(yōu)化器和一個(gè)針對(duì)源代碼執(zhí)行可視性的調(diào)試接口。

亞德諾（ADI）推出的ADSP-BF60x系列芯片，是專(zhuān)門(mén)針對(duì)ADAS視覺(jué)處理的，可以囊括LDW、FCW、TSR、HBA、PD函數(shù)五項(xiàng)功能，且系統(tǒng)的總體成本降低了30%。

BF60x是基于雙核Blackfin，單核的工作頻率最高可達(dá)500 MHz，采用ADI公司/Intel微信號(hào)架構(gòu)(MSA)。每個(gè)內(nèi)核包含2個(gè)16位乘法器、2個(gè)40位累加器、2個(gè)40位ALU、4個(gè)視頻ALU和1個(gè)40位移位器。計(jì)算單元處理來(lái)自寄存器文件的8位、16位或32位數(shù)據(jù)。

流水線視覺(jué)處理器（PVP）提供硬件來(lái)處理信號(hào)和圖像算法，從而預(yù)處理和協(xié)處理先進(jìn)汽車(chē)輔助駕駛(ADAS)或其它視頻處理應(yīng)用 中的視頻幀。其中BF608的PVP可支持VGA， VGA為每幀640 x 480像素，每秒30幀。

BF609可支持HD，HD為每幀1280 x 960像素，每秒30幀。ADSP-BF60x在105°C環(huán)境溫度下的功耗不足1.3 W，具有同級(jí)產(chǎn)品的最低功耗。

以上，是傳統(tǒng)汽車(chē)芯片領(lǐng)域的玩家，他們都有著在傳統(tǒng)視覺(jué)處理領(lǐng)域的解決方案，在自動(dòng)駕駛浪潮席卷而來(lái)的時(shí)候，他們并沒(méi)有著急跟風(fēng)。而是基于原有的芯片基礎(chǔ)，進(jìn)行功能上的適配，滿(mǎn)足ADAS的需求。

這些芯片解決方案，基本可以覆蓋汽車(chē)前視的預(yù)警功能需求，且在價(jià)格、功耗、量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)上，都占優(yōu)勢(shì)。因此，在未來(lái)汽車(chē)普及ADAS功能的過(guò)程中，他們可能才是真正的食利者。

這些廠商，對(duì)于推出符合更高級(jí)別自動(dòng)駕駛算力要求的視覺(jué)處理芯片的時(shí)間點(diǎn)，都更為保守。甚少談L4、L5自動(dòng)駕駛，更多的集中在L3以下的需求，芯片性能也在滿(mǎn)足百萬(wàn)像素級(jí)圖像、視頻處理，主頻多是1GHz左右的Arm? Cortex?-A53，輔以完整的開(kāi)發(fā)工具，方便用戶(hù)上手。

傳統(tǒng)廠商在自動(dòng)駕駛浪潮中的集體低調(diào)甚至緘默，是源于對(duì)市場(chǎng)以及OEM需求的熟稔于心。沒(méi)有誰(shuí)，比他們更清楚氣候冷暖了。

蛋糕覬覦者

高通（Qualcomm）推出的面向汽車(chē)的處理器820，配備有定制 64 位 Kryo 四核處理器，Qualcomm? Adreno? 530 GPU，Qualcomm? Hexagon? 680 DSP，可支持多達(dá) 8 個(gè)攝像頭傳感器同時(shí)輸入。

由于擁有多個(gè)異構(gòu)計(jì)算引擎，Zeroth? 機(jī)器智能平臺(tái)使驍龍 820 車(chē)用處理器可提供設(shè)備認(rèn)知技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理能力。

820定位于車(chē)用處理器，因此包含了汽車(chē)通訊、信息娛樂(lè)、顯示、感知等多種能力，由于在消費(fèi)市場(chǎng)擁有大量的出貨，820一經(jīng)推出，就得到了眾多主機(jī)廠的青睞。

賽靈思（Xilinx）推出的Zynq-7000 / Zynq UltraScale+ MPSoC可用于前視攝像頭數(shù)據(jù)的處理，ARM A9 或 A53 用于目標(biāo)分類(lèi)和連接車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)，PL 用于連接傳感器、預(yù)處理圖像／數(shù)據(jù)和軟件算法的硬件加速。

(XA) Zynq?-7000 SoC 非常適合高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的高計(jì)算要求，采用了28nm 工藝，使用了ARM 雙核 Cortex-A9 MPCore，頻率超過(guò)667MHz，可在可編程邏輯 (PL) 中實(shí)現(xiàn)額外的硬件加速器。

XA Zynq? UltraScale+? MPSoC 系列完全通過(guò) ISO26262 ASIL-C 級(jí)認(rèn)證，符合 AEC-Q100 測(cè)試規(guī)范。該產(chǎn)品在單個(gè)器件中高度集成一個(gè)特性豐富的、基于 64 位四核 ARM? Cortex?-A53 及雙核 Cortex-R5 的處理系統(tǒng) (PS) 和 Xilinx 可編程邏輯 (PL) UltraScale 架構(gòu)。與 Zynq-7000 SoC 相比，系統(tǒng)級(jí)性能功耗比提升 5 倍。

安霸（Ambarella）在2018年的ces展上，發(fā)布了計(jì)算機(jī)視覺(jué)芯片CV1，芯片是基于CVflow架構(gòu)，CV1能夠?qū)Ψ直媛矢哌_(dá)4K的視頻進(jìn)行計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理，其重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一就是ADAS。為了造出這款芯片，VisLab和安霸通力合作，結(jié)合了雙方在深度學(xué)習(xí)和高清圖像處理、低功耗方面的經(jīng)驗(yàn)。

2018年3月28日，安霸公布了升級(jí)版的CV2視覺(jué)芯片，CVflow的優(yōu)勢(shì)在于可以提高每個(gè)處理單元的性能。CV2的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能是CV1的20倍。它能夠提供深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和立體視覺(jué)處理，瞄向的是ADAS和自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)。二者都是4K級(jí)的立體視覺(jué)處理器。

與通用CPU和GPU相比，CVflow?采用了一種根本不同的方法，包括使用高級(jí)算法描述編程的靈活CV硬件引擎。這使得芯片的架構(gòu)能夠以非常低的功耗和不限制的靈活性將性能擴(kuò)展到每秒數(shù)萬(wàn)億次操作，公司同時(shí)提供了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具（如Caffe和TensorFlow）對(duì)其CNN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效映射，以在基于CVflow?的芯片上運(yùn)行。

Altera作為排名第二的FPGA廠商，被英特爾收購(gòu)，英特爾? FPGA 可提供理想的解決方案，滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)靈活 IO 和高數(shù)據(jù)速率的要求。FPGA 可收集多個(gè)傳感器（接口類(lèi)型、數(shù)據(jù)速率等各不相同）的數(shù)據(jù)，并將它們轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一格式（例如 MIPI CSI-2）以輸出至計(jì)算要素，并進(jìn)一步傳輸至 AD 系統(tǒng)。

被英特爾納入麾下以后，針對(duì)自動(dòng)駕駛的FPGA解決方案，并沒(méi)有大力的推廣，這可能是收購(gòu)了Mobileye后，在汽車(chē)芯片領(lǐng)域的發(fā)展步伐有所放緩。但作為一項(xiàng)被業(yè)內(nèi)廣泛使用的技術(shù)，F(xiàn)PGA未來(lái)在自動(dòng)駕駛中還會(huì)充當(dāng)重要的角色。因此英特爾的FPGA，也是一支不能忽視的力量。

以上這些廠商，在汽車(chē)芯片領(lǐng)域，算是新來(lái)者。賽靈思在加大投入，開(kāi)始重視汽車(chē)市場(chǎng)，安霸借著原有汽車(chē)市場(chǎng)的一些經(jīng)驗(yàn)，也在意圖更多CV市場(chǎng)份額。高通從傳統(tǒng)消費(fèi)者市場(chǎng)闖進(jìn)來(lái)，自知閱歷不足，意圖收購(gòu)NXP來(lái)一統(tǒng)江湖。但臨煮熟的鴨子，飛了，往后的路還要靠自己走。

自動(dòng)駕駛視覺(jué)處理芯片的賽跑，才剛剛開(kāi)始，領(lǐng)頭羊、傳統(tǒng)勢(shì)力、新入局者各自的節(jié)奏都不一樣的，但市場(chǎng)一致——我們目力所及的汽車(chē)，ADAS還遠(yuǎn)未普及。誰(shuí)能掌握真正的話(huà)語(yǔ)權(quán)，在于占領(lǐng)足夠大的市場(chǎng)，而這些故事，將會(huì)在接下來(lái)的5-10年完成。