說到AI芯片領(lǐng)域,，最近的一件大事是，10月13日地平線和大眾旗下軟件公司CARIAD官宣合作,。雙方成立合資企業(yè),，CARIAD控股60％，投資約24億歐元,，預(yù)計(jì)會(huì)在2023年上半年完成,。
這算是地平線迄今為止最重磅的一個(gè)合作。而一個(gè)插曲是,，半年前地平線才宣布第三代產(chǎn)品征程5芯片首個(gè)定點(diǎn)合作,，花落比亞迪，上車時(shí)間2023年,。不過,，有意思的是，比亞迪同時(shí)也將投產(chǎn)搭載英偉達(dá)DRIVE Orin計(jì)算平臺(tái)的車型,。
而公社C次元最近一篇文章《英偉達(dá)不要的,，地平線都要》,，對(duì)地平線和英偉達(dá)在汽車領(lǐng)域AI芯片應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)情況也做了介紹，所以,，這篇我們就科普科普,，到底這兩家企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)些什么，以及車企的選擇背后是怎樣的考慮,？
都是AI芯片,，有啥不一樣？
論及雙方,，他們的產(chǎn)品都是用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的AI芯片,。但是區(qū)別還是很大的。
AI芯片的應(yīng)用場(chǎng)景,，主要分為云端和終端,，還有邊緣端。目前,，云端應(yīng)用的更多,，相對(duì)成熟。此外,，云端應(yīng)用又可分為訓(xùn)練和推理兩種,，其中訓(xùn)練的市場(chǎng)規(guī)模占比較高。
云端應(yīng)用的霸主,，就是英偉達(dá),。而云端（服務(wù)器、數(shù)字中心）和終端（手機(jī),、智能汽車等移動(dòng)端）應(yīng)用場(chǎng)景中,，AI芯片的運(yùn)算方式有著本質(zhì)性的差別。
比如,，云端處理大批量一次性到達(dá)的累積數(shù)據(jù)（擴(kuò)大批處理量,，batch size），可以“等”數(shù)據(jù)“夠了”再開始處理,。但車端芯片則需要處理流數(shù)據(jù),，隨著行駛（時(shí)間）陸續(xù)到來(lái)的數(shù)據(jù)；需要實(shí)時(shí)完成計(jì)算,，盡可能得降低延遲,。
對(duì)于交互性，終端要求更高,。云端任務(wù)本身是限定在虛擬世界,，無(wú)需考慮與現(xiàn)實(shí)世界的交互。終端則身處現(xiàn)實(shí)世界,，每一個(gè)任務(wù)都需要考慮交互性,。
此外,，功耗和成本在車端AI芯片的考量中也占據(jù)更重的分量?？梢?，對(duì)于汽車終端來(lái)講，AI芯片除了須保證計(jì)算能效,，還有低功耗,、低延遲、低成本的要求,。
目前,，AI芯片主要有三種，分別是通用型的GPU,，可定制的FPGA,，以及專用的ASIC。英偉達(dá)的Orin芯片,，是基于通用GPU,。而地平線的征程5芯片，既是ASIC芯片,，也是DSA（Domain Specific Architecture 特定領(lǐng)域架構(gòu)）芯片。值得注意的是,，Orin芯片的核心GPU架構(gòu)仍是云端架構(gòu),。
不過，對(duì)車企來(lái)說,，芯片的兼容性越強(qiáng)越好,，因?yàn)檐嚻罂梢砸徊降轿唬覠o(wú)需再?gòu)念^做驗(yàn)證,，用一個(gè)芯片就能實(shí)現(xiàn)未來(lái)高階智能駕駛的硬件預(yù)埋,，為未來(lái)更高階的智能駕駛做好準(zhǔn)備。這也是很多品牌愿意選擇英偉達(dá)Orin芯片的原因,。
而地平線采用面向特定場(chǎng)景的軟硬結(jié)合方法論來(lái)設(shè)計(jì)芯片,，也就是DSA芯片的做法，極大提升了芯片的有效算力,。但是,，我們的疑問是，征程5芯片的極限到達(dá)后,，更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛需求就要換用征程6,，那么，這個(gè)換裝的綜合成本,，誰(shuí)來(lái)買單承受呢,？
除了算力,，還有FPS
除了通用和定制的區(qū)別，目前業(yè)內(nèi)存在“唯算力論”,，好像芯片算力越高覺得越好,。其實(shí)，這有失偏頗,。實(shí)際上,，還是要看FPS（每秒傳輸幀數(shù)）才行。
FPS通俗來(lái)講就是指動(dòng)畫或視頻的每秒畫面數(shù),。FPS是測(cè)量用于保存,、顯示動(dòng)態(tài)視頻的信息數(shù)量。簡(jiǎn)單來(lái)說,，F(xiàn)PS數(shù)值越大,，性能越好。對(duì)于自動(dòng)駕駛所有應(yīng)用的計(jì)算平臺(tái)來(lái)說,，F(xiàn)PS被認(rèn)為是衡量先進(jìn)算法運(yùn)行效率的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一,。
比如，在芯片算力上,，單片英偉達(dá)Orin和征程5的算力分別為254TOPS（每秒萬(wàn)億次計(jì)算）和128TOPS,，功率為45W和30W，功耗比分別為4．6TOPS／W和4．2TOPS／W,。征程5只有英偉達(dá)Orin的一半,。
但是，征程5的FPS（每秒傳輸幀數(shù)）卻為1283,。比Orin的1001FPS（基于同安培架構(gòu)的英偉達(dá)RTX3090進(jìn)行調(diào)整后測(cè)算得出）高出不少,。地平線征程5畫面?zhèn)魉鸵曨l的流暢度明顯要好于英偉達(dá)Orin。怪不得地平線BPU算法負(fù)責(zé)人羅恒要說,，“能效上來(lái)看,，我們（征程5相比Orin）有6倍多的提升?！?/p>
其實(shí),，不僅是地平線以FPS來(lái)算帳。2017年發(fā)布自研的FSD芯片時(shí),，特斯拉創(chuàng)始人馬斯克便以此前應(yīng)用的英偉達(dá)Drive PX2作比,，從算力來(lái)看FSD是Drive PX2的3倍，但FPS是Drive PX2的21倍,。
此外,，低延遲性能也是衡量AI芯片性能的關(guān)鍵指標(biāo)。因?yàn)椋舆t問題直接關(guān)乎駕駛證安全,。比如,，在緊急制動(dòng)場(chǎng)景下，100毫秒意味著近1．7～3．3米的剎車距離,。
而按照地平線的說法,，征程5的8M單目前視感知結(jié)構(gòu)化輸出延遲小于60毫秒，比英偉達(dá)ORIN的延遲性能更好,。而Orin芯片的低延遲數(shù)據(jù)未知,。
所以，從FPS和低延遲,、低成本來(lái)說,，地平線在汽車領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)會(huì)還是很大的，目前有超過20家車企的70多款車型應(yīng)用了征程系列芯片,，這也是地平線通過定制路線的“奇兵”收獲的成果,。
架構(gòu)，決勝
而在第五波計(jì)算浪潮之下,，決定芯片的核心,，當(dāng)然是架構(gòu)。因?yàn)?，架?gòu)是芯片企業(yè)最底層的核心技術(shù),，迭代成本巨大，也是最值錢的技術(shù),。
作為提出DSA架構(gòu)的泰山北斗,，John Hennessy與David Patterson在獲得2017年圖靈獎(jiǎng)時(shí)的獲獎(jiǎng)演說中指出：“未來(lái)十年，將是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的黃金年代”,。這是一個(gè)很好的注腳。
而地平線的征程系列芯片,，從其架構(gòu)來(lái)說,，經(jīng)歷了名為高斯、伯努利和貝葉斯的三代BPU（Brain Processing Unit,， 地平線自主設(shè)計(jì)研發(fā)的高效的人工智能處理器架構(gòu)）架構(gòu),。
從低到高，高斯架構(gòu)主要處理感知,，就是圖像識(shí)別,，識(shí)別攝像頭，雷達(dá),，傳感器等的圖像,，采用40nm工藝。而伯努利架構(gòu)加入了深度學(xué)習(xí),，20nm工藝,。貝葉斯架構(gòu)則是加入貝葉斯網(wǎng)絡(luò),，結(jié)合深度學(xué)習(xí)來(lái)提高AI的準(zhǔn)確率，16nm工藝,。
再來(lái)看英偉達(dá),。創(chuàng)立于1993年的英偉達(dá)厲害之處在于，1999年發(fā)明GPU（圖形處理器）,，2006年發(fā)布CUDA?通用并行計(jì)算架構(gòu),，實(shí)現(xiàn)了軟硬解耦。開發(fā)者不必再使用高難度的GPU專用開發(fā)語(yǔ)言,，而能使用通用性的編程語(yǔ)言調(diào)用GPU算力,。
通過軟硬解耦，將圖形處理的專用芯片GPU變?yōu)檫m用于大規(guī)模并行計(jì)算的通用型芯片,，英偉達(dá)站上AI時(shí)代的C位,。對(duì)于地平線以及其他芯片企業(yè)來(lái)說，也是高山仰止,、拼命追趕的對(duì)象,。
而英偉達(dá)的Orin是基于Ampere（安培）架構(gòu)，這也是推動(dòng)英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長(zhǎng)近9成的主力產(chǎn)品架構(gòu),。換句話說,，面向高級(jí)別自動(dòng)駕駛場(chǎng)景的Orin，用的還是魔改的通用架構(gòu),。這就像,，今年大熱的高通8155芯片，是從消費(fèi)電子芯片魔改而來(lái),。
通用架構(gòu)的好處是“上手容易”,，拿來(lái)就能用，而且工具豐富,。不過,，缺點(diǎn)是，很多硬件性能前期是浪費(fèi)的,，暫時(shí)用不上的,。
那么，為什么站在云端的英偉達(dá)仍然在用通用架構(gòu),？看看汽車業(yè)務(wù)占比就明白,。
5月26日，英偉達(dá)發(fā)布2023財(cái)年Q1財(cái)報(bào)（截至2022年3月）,，本季營(yíng)收82．9億美元,，同比增長(zhǎng)46％。其中，由超大規(guī)模計(jì)算,、云端和AI業(yè)務(wù)推動(dòng)的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)占比45．23％,；顯卡支撐的游戲業(yè)務(wù)占比43．67％。汽車業(yè)務(wù)呢,？微不足道,，占比2．1％。
地平線的營(yíng)收情況,，沒有公開的披露,。不過，2020年《晚點(diǎn)LatePost》曾報(bào)道,，地平線2020年?duì)I收為2～2．3億元,，其中70％來(lái)自向車廠提供芯片等產(chǎn)品的收入，客戶包括長(zhǎng)安,、一汽和理想汽車等,。
從營(yíng)收來(lái)看，地平線和英偉達(dá)的差距還不是一個(gè)數(shù)量級(jí)的,，還根本無(wú)法威脅到英偉達(dá)的地位,，是海洋界鯨魚和海豚的關(guān)系。所以,，英偉達(dá)沒什么動(dòng)力去做面向車企的ASIC芯片,。這也給了地平線和其他芯片企業(yè)巨大的機(jī)會(huì)。
當(dāng)然,，地平線還處于發(fā)展初期也就是要不斷砸錢的階段,。根據(jù)企查查的數(shù)據(jù)，如果不計(jì)算未披露的融資金額,，地平線累計(jì)融資超34億美元（約合人民幣243．3億元）,。最近一筆，是奇瑞汽車的,。
地平線目前的核心業(yè)務(wù)只有端側(cè)的汽車領(lǐng)域,。市場(chǎng)方面，地平線征程系列芯片目前累計(jì)出貨超過150萬(wàn)片,。而通過針對(duì)自動(dòng)駕駛場(chǎng)景算法和需求專門設(shè)計(jì)的專用芯片，實(shí)現(xiàn)在效率上的更高效,，只是地平線追趕英偉達(dá)的第一步,。
就像前面說的，比亞迪并不是唯一一個(gè)同時(shí)部署英偉達(dá)和地平線的車企,。理想在2021理想ONE以及后續(xù)的理想L8 Pro上搭載了征程5,，而在理想L8 MAX和L9上則使用的是英偉達(dá)Orin。
所以，地平線更難的是構(gòu)建出好用的軟件體系,，以及能支撐持續(xù)演進(jìn)迭代的用戶生態(tài),，而這正是英偉達(dá)CUDA體系的王牌所在。地平線的天工開物還有很長(zhǎng)的路要走,。不過,，無(wú)論怎樣，地平線給中國(guó)汽車企業(yè)帶來(lái)了一個(gè)DSA芯片的可選項(xiàng),，都是件“極好的”事,。
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