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)計會在2023年上半年完成,。
這算是地平線迄今為止最重磅的一個合作,。而一個插曲是，半年前地平線才宣布第三代產(chǎn)品征程5芯片首個定點合作,，花落比亞迪,，上車時間2023年。不過,，有意思的是,，比亞迪同時也將投產(chǎn)搭載英偉達(dá)DRIVE Orin計算平臺的車型,。
而公社C次元最近一篇文章《英偉達(dá)不要的，地平線都要》,，對地平線和英偉達(dá)在汽車領(lǐng)域AI芯片應(yīng)用的競爭情況也做了介紹,，所以，這篇我們就科普科普,，到底這兩家企業(yè)競爭些什么,，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)、智能汽車等移動端）應(yīng)用場景中,，AI芯片的運算方式有著本質(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（時間）陸續(xù)到來的數(shù)據(jù),；需要實時完成計算，盡可能得降低延遲,。
對于交互性,，終端要求更高。云端任務(wù)本身是限定在虛擬世界,，無需考慮與現(xiàn)實世界的交互,。終端則身處現(xiàn)實世界,，每一個任務(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,。可見,，對于汽車終端來講,，AI芯片除了須保證計算能效，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,，對車企來說，芯片的兼容性越強(qiáng)越好,，因為車企可以一步到位,，而且無需再從頭做驗證，用一個芯片就能實現(xiàn)未來高階智能駕駛的硬件預(yù)埋,，為未來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景的軟硬結(jié)合方法論來設(shè)計芯片,，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，更高級別的自動駕駛需求就要換用征程6,，那么,，這個換裝的綜合成本,，誰來買單承受呢？
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,，這有失偏頗。實際上,，還是要看FPS（每秒傳輸幀數(shù)）才行,。
FPS通俗來講就是指動畫或視頻的每秒畫面數(shù)。FPS是測量用于保存,、顯示動態(tài)視頻的信息數(shù)量,。簡單來說，F(xiàn)PS數(shù)值越大,，性能越好,。對于自動駕駛所有應(yīng)用的計算平臺來說，F(xiàn)PS被認(rèn)為是衡量先進(jìn)算法運行效率的評價標(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（每秒萬億次計算）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，“能效上來看,，我們（征程5相比Orin）有6倍多的提升,。”
其實,，不僅是地平線以FPS來算帳,。2017年發(fā)布自研的FSD芯片時，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),。因為,，延遲問題直接關(guān)乎駕駛證安全。比如,，在緊急制動場景下,，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、低成本來說,，地平線在汽車領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)會還是很大的,，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
而在第五波計算浪潮之下，決定芯片的核心,，當(dāng)然是架構(gòu)。因為,，架構(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年圖靈獎時的獲獎演說中指出：“未來十年，將是計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的黃金年代”,。這是一個很好的注腳,。
而地平線的征程系列芯片，從其架構(gòu)來說,，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，就是圖像識別,，識別攝像頭,，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)來提高AI的準(zhǔn)確率,，16nm工藝。
再來看英偉達(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?通用并行計算架構(gòu),，實現(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)語言，而能使用通用性的編程語言調(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)模并行計算的通用型芯片，英偉達(dá)站上AI時代的C位,。對于地平線以及其他芯片企業(yè)來說,，也是高山仰止、拼命追趕的對象,。
而英偉達(dá)的Orin是基于Ampere（安培）架構(gòu),，這也是推動英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長近9成的主力產(chǎn)品架構(gòu)。換句話說,，面向高級別自動駕駛場景的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,，是從消費電子芯片魔改而來。
通用架構(gòu)的好處是“上手容易”,，拿來就能用,，而且工具豐富。不過,，缺點是,，很多硬件性能前期是浪費的，暫時用不上的,。
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財年Q1財報（截至2022年3月），本季營收82．9億美元，同比增長46％,。其中,，由超大規(guī)模計算、云端和AI業(yè)務(wù)推動的數(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％,。
地平線的營收情況，沒有公開的披露,。不過,，2020年《晚點LatePost》曾報道，地平線2020年營收為2～2．3億元,，其中70％來自向車廠提供芯片等產(chǎn)品的收入,，客戶包括長安、一汽和理想汽車等,。
從營收來看,，地平線和英偉達(dá)的差距還不是一個數(shù)量級的，還根本無法威脅到英偉達(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,。
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)，如果不計算未披露的融資金額,，地平線累計融資超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,。市場方面，地平線征程系列芯片目前累計出貨超過150萬片,。而通過針對自動駕駛場景算法和需求專門設(shè)計的專用芯片,，實現(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同時部署英偉達(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的路要走。不過,，無論怎樣,，地平線給中國汽車企業(yè)帶來了一個DSA芯片的可選項，都是件“極好的”事,。
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