2012年,，深度學(xué)習(xí)“巨佬”Geoffrey Hinton及其學(xué)生Alex,，在ImageNet競賽中,，借助GPU來加速訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，奪得了競賽的冠軍,。

　　而本次競賽的影響力,，從學(xué)術(shù)界直接穿透到產(chǎn)業(yè)界，不僅推動了第三次人工智能浪潮的到來,，更是幫助英偉達的GPU開拓了新的增量市場,。

　　其中，自動駕駛應(yīng)用,，作為AI領(lǐng)域的重要細(xì)分市場，成為了英偉達發(fā)力的主要方向之一,。

　　彼時正是Intel旗下Mobileye統(tǒng)治自動駕駛芯片的時代,。Mobileye以cv技術(shù)為基礎(chǔ)，推出了算法+EyeQ系列芯片組成的系列解決方案,，可以幫助車企實現(xiàn)從L0級的碰撞預(yù)警,，到L1級的AEB緊急制動、ACC自適應(yīng)巡航,，再到L2級的ICC集成式巡航等各種功能,。“算法+芯片”打包的商業(yè)模式,，幫助Mobileye在早期的市場中賺了個盆滿缽滿,。

　　此外，當(dāng)時的車企還將重要的技術(shù)力量集中在發(fā)動機,、變速箱等比較傳統(tǒng)的汽車“核心”領(lǐng)域,，而將電子、智能化部分的研發(fā)交給德賽西威等Tier 1廠商來做技術(shù)打包整合,，直接封裝成模塊使用,。Mobileye就是這種模式下的集大成者。Mobileye 短期優(yōu)勢在于,，在中國的車企還沒有能力去構(gòu)建自己的知識產(chǎn)權(quán)的情況下,，它愿意用 Mobileye 趕緊把車給造出來，實現(xiàn)快速量產(chǎn),；長期來看,，車企慢慢還是像自建自動駕駛技術(shù)最終會是自研。

　　隨著技術(shù)的進步,，自動駕駛在L2級別以后的發(fā)展逐漸需要更高的芯片算力,，而車企開始主要要求自己掌控智能駕駛輔助的“靈魂”算法，也需要更開放的平臺來做算法的差異化,。這時Mobileye開始遭遇到了硬件性能和商業(yè)模式的雙重挑戰(zhàn),，并最終被挑戰(zhàn)者英偉達拉下了行業(yè)頭把交椅,。

　　算力卷王誕生

　　英偉達的成功原因？

　　無論是通用Cruise,、亞馬遜 Zoox,、AutoX、小馬智行這樣的Robotaxi公司,，還是奔馳,、捷豹路虎、沃爾沃這樣的全球知名車企,，都已經(jīng)和英偉達建立了合作,。

　　圖源 | Nvidia官網(wǎng)

　　不久前，2022年英偉達GTC大會上,，“黃教主”官宣了與比亞迪的合作關(guān)系,。按照規(guī)劃，從2023年上半年起,，比亞迪就將在部分車型上搭載英偉達的Orin芯片,，以及相配套的的軟硬件系統(tǒng)。

　　無獨有偶,，蔚來,、小鵬、理想三家強勢新勢力今年的新款車型,，都搭載了英偉達的自動駕駛芯片,。像高合、智己L7,、集度等逐漸開始顯露頭角的玩家,，也選擇與英偉達達成合作。根據(jù)筆者在《缺少自動駕駛的比亞迪還能火多久》中的介紹,，比亞迪之所以采用高端芯片與英偉達合作,，中低端采用地平線和自研的方式。其最重要的一點就是節(jié)省產(chǎn)品的研發(fā)和上市時間,，實現(xiàn)產(chǎn)品的快速迭代,。

　　英偉達在自動駕駛領(lǐng)域的成功，其實簡單來說就兩點：

　　完全開放

　　其開發(fā)的芯片不僅性能強大,，更像是“公版顯卡”,，不僅不限制車企自行開發(fā)自動駕駛軟件算法，還有很強的硬件兼容性,。如果廠家不具備相應(yīng)的實力,，或者就想貫徹“拿來主義”，英偉達也有自動駕駛?cè)彝敖鉀Q方案,。

　　無與倫比的強大算力

　　從2018年的Parker到現(xiàn)如今的Orin,，已經(jīng)實現(xiàn)254倍的算力增長,。英偉達在2022 GTC演講中發(fā)布了下一代SoC單芯片，也就是當(dāng)前大熱的Orin系統(tǒng)的接任者,，NVIDIA DRIVE Thor,。去年黃仁勛還說會有一個1000TOPS的Atlan，結(jié)果今年就直接說Atlan繼任者來了,，是2000TOPS算力的Thor,。也正因為Thor太強了，并且同樣將在2025年裝車,，所以英偉達就干脆取消了Atlan,。

　　此外，自動駕駛技術(shù)主要由高精地圖,、感知模塊,、決策模塊和執(zhí)行模塊組合而成，各家自動駕駛供應(yīng)商,、各大主機廠，主要內(nèi)卷的也就是這四大類別技術(shù),。感知模塊可能是近幾年車企宣傳的重點,，多目攝像頭、車內(nèi)人員監(jiān)測,、毫米波雷達,、激光雷達、測距雷達,，各種新技術(shù),、新規(guī)格讓用戶看的云里霧里，可這些監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)匯總在一起的就是一堆圖形信息,，而這恰好是英偉達最擅長的領(lǐng)域,。

　　2000TOPS是個啥概念？參照英偉達的A100,，如果把FP8等同于INT8,，那么就相當(dāng)于英偉達A100三倍的算力。A100的FP32單精度,，那就是約為20TFLOPS,。英特爾至強處理器icelake的Gold 6348 CPU，對應(yīng)的單精度算力是4.6TFLOPS,。這意味著Thor比Gold 6348處理器的浮點運算性能高出12倍,。

　　除了GPU算力夠強，Thor還是一顆SOC,，集成了ARM的CPU,。這顆CPU核心Grace是ARM即將發(fā)布的全新一代架構(gòu),，ARM Poseidon AE （波塞冬）內(nèi)核，單線程性能業(yè)內(nèi)最強,。說到SOC,，這里有一個參照物是高通的驍龍855芯片，也就是目前應(yīng)用最多的汽車座艙芯片的8155原型,，是110GFLOPS,，光是GFLOPS和TFLOPS單位就是一萬倍的差距。

　　Thor的誕生

　　如何改變自動駕駛行業(yè)?

　　這樣一來對于很多自動駕駛算法公司,，和自研的自動駕駛芯片公司會產(chǎn)生什么影響呢,？

　　眾所周知，AI的兩個重點：算法+算力同樣重要,。在算力不夠的情況下,，算法就顯得非常重要。效率足夠高,、輕量化的算法可以在有限的算力下完成更多的工作,。然而當(dāng)算力足夠高，足夠奢侈的情況下,，算法優(yōu)化的差別就顯得不那么大了,，很多應(yīng)用直接上通用算法就行了。那么很多在算法上有積累的公司一下子處境尷尬起來,。如果英偉達再自己下場,，將自動駕駛的算法開源，那么算法公司這個生態(tài)位就很難繼續(xù)存在下去了,。而車企也必將更深的被綁定在英偉達這個平臺生態(tài)上,。

　　目前的現(xiàn)狀大概是這樣。英偉達在自動駕駛芯片領(lǐng)域處于壟斷地位,，而高通在智能座艙領(lǐng)域也基本處于壟斷地位,。所以大部分車企都會選擇在自動駕駛域采用英偉達的Orin，而智能座艙用高通的8155,。術(shù)業(yè)有專攻,，這樣做其實也沒錯，畢竟兩個應(yīng)用還是有不小的差異,，而同時也符合目前汽車的分布式域架構(gòu),，不同域之間還是有一定的區(qū)隔。

　　不過英偉達的Thor出現(xiàn)以后,，超高的算力讓一顆SOC就可以實現(xiàn)自動駕駛和智能座艙的所有功能,。通過多域計算，Thor系統(tǒng)可以為自動駕駛和車載信息娛樂劃分任務(wù),，可以根據(jù)實際的用戶需要,，將2000TFLOPS算力分配到自動駕駛,，或者車載娛樂上。而同一顆SOC上,，也可以同時運行Linux,、QNX 和 Android三種不同的操作系統(tǒng)，可以分別代表自動駕駛,、功能安全和智能座艙三種應(yīng)用,。

　　當(dāng)然，如果車企覺得這種單芯片的做法不保險,，也可以通過NVLink-C2C芯片互連技術(shù)在連接兩顆芯片單獨運行操作系統(tǒng),。試想一下兩顆Thor實現(xiàn)4000TFLOPS的算力，以后汽車就是移動的服務(wù)器了,。特斯拉設(shè)想的大型游戲已經(jīng)是小case了,，將來可能會有更多專業(yè)級的計算會在車上實現(xiàn)。

　　從這一角度來看,，智能座艙領(lǐng)域的王者高通或?qū)⒚媾R非常大的挑戰(zhàn),。特別是這次Thor采用的ARM波塞冬架構(gòu)，用到手機上估計在2023年左右量產(chǎn),，而Thor上車時間則是2024年底,。可以說車載芯片和手機芯片已經(jīng)沒有代差了,。當(dāng)然，考慮到Thor是在2024年量產(chǎn),，而高通8155則是前兩代產(chǎn)品,，高通是有可能在2022年底或2023年初發(fā)布更為激進的產(chǎn)品，并將ARM波塞冬架構(gòu)也導(dǎo)入座艙芯片,。

　　實際上,，當(dāng)英偉達Thor剛公布不久，高通就坐不住了,。在日前舉行的高通汽車投資者大會上,，高通汽車高級副總裁兼總經(jīng)理納庫爾·杜格爾正式宣布，推出“業(yè)內(nèi)首個集成式汽車超算SOC”,，名字叫做Snapdragon Ride Flex,。據(jù)透露，Snapdragon Ride Flex確切的說是一個SoC產(chǎn)品家族,，其包括Mid,、High、Premium三個級別,。Ride Flex Premium SoC單顆芯片的AI算力在600TOPS以上,。最高級的Ride Flex Premium SoC再加上外掛的AI加速器（可能是NPU,，MAC陣列）組合起來，就可以實現(xiàn)2000TOPS的綜合AI算力,。

　　大算力之外,，Snapdragon Ride Flex作為一個超算芯片家族，其最大的目標(biāo)是實現(xiàn)車內(nèi)的中央計算——即同時為智能駕駛,、智能座艙,、通信等能力提供計算支持，這也與英偉達Thor雷神芯片一致,。預(yù)計最終上市時間可能會在2025年,，稍晚于Thor。

　　曾幾何時,，超過100TOPS的算力已經(jīng)算是比較高端的芯片了,。而在英偉達和高通的“PPT”大戰(zhàn)下，整個自動駕駛芯片行業(yè)正在加速內(nèi)卷,，算力門檻一再飆升,。

　　在這么卷的情況下，也開始有不少廠商出來給這場算力競爭降降溫了,。在行業(yè)玩家都紛紛追求高算力的2022年,，Mobileye今年推出的旗艦產(chǎn)品EyeQ Ultra卻只有176TOPS。Mobileye的CEO Ammon Shashua表示,，“我們非常坦率地認(rèn)為TOPS是一個非常不充分的計算能力指標(biāo),，集成在EyeQ芯片中的計算模型非常復(fù)雜，遠(yuǎn)不是單一指標(biāo)能夠量化的”,。而Tesla的FSD芯片,，也還保持在144 TOPS的算力，但自動駕駛的體驗?zāi)壳笆菢I(yè)內(nèi)公認(rèn)的頭部位置,。Ammon Shashua同時也提出了對于功耗的擔(dān)憂,，他認(rèn)為超高算力的芯片將會帶來過高功耗，從而減少新能源汽車的行駛時長,。畢竟,，行駛中的汽車與服務(wù)器還是兩種不同的應(yīng)用場景。

　　國內(nèi)的自動駕駛芯片代表廠商地平線也認(rèn)為,，應(yīng)該更強調(diào)芯片的有效利用率而非只關(guān)注算力,。他們將地平線征程5和Nvidia最新一代自動駕駛芯片Orin在同一套數(shù)據(jù)集上進行評測對比，發(fā)現(xiàn)征程5的FPS優(yōu)于Nvidia Orin的表現(xiàn),。地平線認(rèn)為,，盡管競品的AI芯片算力更高，但其算力的有效利用率上卻打了很大折扣，不同模型算法的有效利用率有很大差異,。實際使用時就會有個很奇怪的現(xiàn)象,，雖然芯片的TOPS很高，但實際模型跑在芯片上的效果并不好,，這正是芯片有效利用率低的表現(xiàn),。

　　以特斯拉為例，它的自動駕駛平臺是隨相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展而同步提高算力的,，目前,，特斯拉自動駕駛平臺算力也不過100多TOPS。顯然,，自動駕駛必要的技術(shù)積累是車企邁不過的檻,，積累上的差距不是單純堆算力就能彌補的，過度堆算力只會增加消費者不必要的購車成本,。其實,，自動駕駛技術(shù)的真正成熟還是需要包括基礎(chǔ)研究在內(nèi)的一系列相關(guān)技術(shù)取得突破。

　　不過,，盡管有種種擔(dān)憂,，考慮到未來的“一顆芯片”控制整車將成為趨勢，哪怕僅僅從單芯片的采購成本和市場宣傳的角度來看,，芯片算力內(nèi)卷已經(jīng)不可避免,。而在這個算力大幅度提升的緊要關(guān)頭，中國芯片廠商正面臨1990年以來前所未有的制裁,，中國自動駕駛自主之路的速度或?qū)⑦M一步放緩,。

　　新的制裁開始了

　　美國時間10月7日，美國商務(wù)部工業(yè)安全局（BIS）宣布了對美國《出口管理條例》（EAR）的一系列修訂,，并公布了針對中國企業(yè)的新的出口管制限制措施,。這是BIS近年來最大幅度的限制性舉措，也是近期中美科技“脫鉤”的最大動作,。

　　我們重點關(guān)注與自動駕駛行業(yè)相關(guān)的一條禁令：GPU出口管制的技術(shù)限制設(shè)定為英偉達A100的指標(biāo),，（單精度19.5TFLOPS.雙精度97TFLOPS. I/O為600GB/SL超過標(biāo)準(zhǔn)需要申請許可證,。）A100是英偉達2020年9月發(fā)布的7納米GPU芯片,，H100則是英偉達2022年3月發(fā)布并預(yù)計將在三季度上市的4納米GPU芯片。這兩款GPU產(chǎn)品,，均是市場上可獲取的最高性能GPU產(chǎn)品之一,。

　　8月份，美國政府向AMD,、英偉達發(fā)出臨時禁售通知,，說明出口管制政策的修訂工作已經(jīng)基本完成，從英偉達的公告可以看出，商務(wù)部已經(jīng)制定了“芯片性能達到A100閾值”作為制裁的分界線,。8 月 31 日,，英偉達提交給美國證券交易委員會的報告中顯示，美國政府要求限制其向中國出口最新兩代旗艦 GPU 計算芯片 A100 和 H100,。此外,，AMD 的數(shù)據(jù)中心級 GPU MI100 與 MI200 也被限制出口。隨后,，英偉達宣布已經(jīng)獲得了美國政府授權(quán),，可以在明年 3 月之前繼續(xù)向美國客戶出口到中國的產(chǎn)品提供 A100，明年 9 月前繼續(xù)履行 A100 和 H100 的訂單,。盡管如此,，英偉達的股價還是應(yīng)聲而落，市值蒸發(fā)了 288 億美元,。

　　10月7日進行的修訂,，很明顯是對于8月AMD、英偉達GPU禁售令的詳細(xì)說明,。而除了此前提到過的數(shù)據(jù)中心,、服務(wù)器、超算等應(yīng)用將遭受影響外,，目前如火如荼的新能源汽車算力競爭或許也將踩上剎車,。特別在剛剛舉行的Nvidia AI Day上發(fā)布的算力超過2000TOPS的自動駕駛芯片Thor，可能會受到限制,，而英偉達的芯片目前幾乎已經(jīng)壟斷了中高端自動駕駛市場,。

　　中國本土芯片商被鎖死了嗎？

　　2022中國電動汽車百人會論壇上,，全國政協(xié)經(jīng)濟委員會副主任,、前工信部部長苗圩，在談及芯片供應(yīng)問題時,，言辭激烈,。“汽車廠商真正采取行動的沒有,，只會光叫喚,。”這句話說得很重了,。

　　不僅直言中國汽車行業(yè)缺芯少魂,，更是對國內(nèi)車企把車規(guī)級芯片、操作系統(tǒng)等卡脖子技術(shù)扔給一級配套商（tier1廠商）的“不作為”,，表達了不滿,。國內(nèi)的汽車半導(dǎo)體供應(yīng)鏈,，僅僅寄希望于Tier 1，將砝碼全部壓在英偉達,、高通這樣的國際巨頭（特別是美國企業(yè)）身上,，一旦出現(xiàn)了類似于開頭美國出口管制的情況，供應(yīng)鏈安全將遭受巨大挑戰(zhàn),。高通當(dāng)然是可替代英偉達的一個選項,，不過作為國外廠商，高通面臨著和英偉達一樣的風(fēng)險,。

　　今年來,，國內(nèi)開始涌現(xiàn)出類似于地平線、黑芝麻,、寒武紀(jì),、華為、芯馳等本土廠商,，紛紛發(fā)力自動駕駛芯片,。比如獲得理想汽車青睞的地平線，2021新款理想ONE上已經(jīng)配置上了征程3芯片,；智能駕駛,、中央網(wǎng)關(guān)、智能座艙全方位布局的芯馳科技,，產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋國內(nèi)超70%的車廠,。

　　其中地平線征程5基于臺積電16nm制程打造，AI算力可以達到128TOPS,。華為的MDC 810,，算力400TOPS，已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)上車,。MDC 810并搭載沒有支持通用計算的GPU,，而是用“特定域架構(gòu)”的AI芯片Ascend昇騰負(fù)責(zé)計算。黑芝麻的華山2號A1000量產(chǎn)已經(jīng)在路上,，INT8精度下單顆芯片算力達58TOPS,，將在江汽集團思皓新車型上首發(fā)量產(chǎn)，具體時間未定,。今年下半年,，芯馳將推出算力超過200TOPS的自動駕駛專用芯片。而量產(chǎn)計劃,，按照半導(dǎo)體行業(yè)普遍規(guī)律來看,，不會早于2024年,。

　　根據(jù)中信證券的最新的《自動駕駛芯片行業(yè)研究報告（2022）》分析,，上面這些可替代英偉達Orin的本土方案，從性能和量產(chǎn)節(jié)奏來看，優(yōu)缺點明顯,。國內(nèi)自主替代的產(chǎn)品,，已經(jīng)走到量產(chǎn)前夜，而且可以通過架構(gòu),、系統(tǒng),、軟件的優(yōu)化，達到和英偉達Orin相當(dāng)?shù)男Ч?。不過考慮到汽車芯片的設(shè)計,，不僅需要車規(guī)級的認(rèn)證，還需要半導(dǎo)體技術(shù)的積累,，以及整個車芯產(chǎn)業(yè)鏈的互相支撐,。哪怕芯片廠商設(shè)計生產(chǎn)出了產(chǎn)品，Tier 1們不采用,，供應(yīng)鏈被切斷,，也很難被整車配置，進行市場檢驗,、技術(shù)迭代,。再加上國際環(huán)境的動蕩、技術(shù)的封禁,、疫情的反復(fù),，以及原材料上漲等一系列不確定因素，本土自動駕駛芯片的真正替代和趕超時間可能還要延后,。

　　與此前不少媒體分析,，相關(guān)制裁措施“利好國產(chǎn)GPU和AI芯片”的樂觀不同。筆者認(rèn)為,，這次美國將邏輯芯片的管控范圍調(diào)整到16/14nm或更先進的制程,，而28nm及以上制程的擴產(chǎn)也需要獲得許可。未來國內(nèi)的芯片設(shè)計公司或?qū)⒈绘i死在16/14nm之內(nèi),，無法流片更高級別工藝的芯片,。值得一提的是，除了手機之外,，目前包括PC,、拼版、車機,、自動駕駛算力平臺以及可穿戴領(lǐng)域的芯片,，都在加速邁向先進制程。特別是車機和自動駕駛平臺,，邁向先進制程的速度非?？?。接下來的3-5年將是國產(chǎn)AI芯片廠商加速AI應(yīng)用落地和大規(guī)模部署的快速發(fā)展時期。如果國產(chǎn)芯片被鎖死在16/14nm之內(nèi),，就如同《三體》中地球基礎(chǔ)科技被智子鎖定一樣,，將在未來的關(guān)鍵競爭節(jié)點上丟掉主動權(quán)。先進制程代工這道關(guān)不過,，未來所有的中國芯片企業(yè)都將是華為,。

　　除了先進制程之外，國產(chǎn)芯片廠商還面臨EDA和IP環(huán)節(jié)的差距,。以GPU為例,，作為高性能高復(fù)雜度的大芯片，想在短期內(nèi)快速推出相關(guān)產(chǎn)品,，必然依賴外部IP,。雖然目前各家國產(chǎn)GPU都在宣傳“獨立自主研發(fā)”，然而在核心基礎(chǔ)上的投入都不夠,，大多采用license IP模式,，同質(zhì)化非常嚴(yán)重。從理論上來說,，自研IP越多,，GPU的差異化更明顯，但相對而言資金,、人員,、時間上的成本投入也更高。一家從事GPGPU研發(fā)的企業(yè)代表告知,，GPU IP自研需要36-48個月以及200個工程師,，而采用外購IP的方式，可以減少12-18個月開發(fā)周期,。

　　在PC和服務(wù)器GPU領(lǐng)域,，核心的GPU IP廠商主要是Imagination、芯原,、格蘭菲,；在移動GPU領(lǐng)域，主要有Arm Mali,、Imagination PowerVR系列,，芯原在前幾年收購美國嵌入式GPU設(shè)計商圖芯之后亦有不少授權(quán)用戶，以及高通的Adreno,。高通Adreno從AMD買入,，且不對外銷售。作為GPU的老牌巨頭,，英偉達,、AMD均有自己的強大GPU IP,，英特爾也購買了AMD的GPU IP要在獨立GPU市場卷土重來。

　　整體而言,，國內(nèi)GPGPU企業(yè)與國際大廠技術(shù)差距約3年，渲染GPU與國際大廠差距約10年左右,。要想彌補這一差距,，不止要在生態(tài)層面發(fā)力，提升國內(nèi)核心IP能力顯然是必然要做的功課,。

　　最后,，筆者認(rèn)為，目前對于中國自動駕駛產(chǎn)業(yè)來說,，還有1年的緩沖期,。一年以后可能要面臨沒有高端芯片可用的尷尬境地。而這種情況下,，一方面政府可能需要從保護自身產(chǎn)業(yè)的角度出發(fā)出臺相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策,，有意識的控制L2級別以上自動駕駛的商用落地速度；另一方面,，本土芯片廠商則要苦練內(nèi)功,，加強基礎(chǔ)核心技術(shù)的研發(fā)；而新能源車企則應(yīng)該不要把所有雞蛋都放到自動駕駛一個籃子里,，應(yīng)該更關(guān)注“三電”等新能源汽車的另一大技術(shù)方向,，盡量做到擴大自身優(yōu)勢，補齊短板,。

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