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地平线技术开放日:与英伟达竞争决赛 大算力芯片征程5的两个秘诀
作者:甲子光年 2022-07-05

量产决定位置。


作者 | 赵健


在自动驾驶芯片领域,正处在一个“旧王已死、新王当立”的阶段。


旧王是指英特尔旗下的Mobileye,其EyeQ芯片累计出货量超过1亿片,是ADAS时代当之无愧的霸主。但近几年随着深度学习技术在自动驾驶领域的应用,以英伟达、高通为代表的科技巨头开始布局自动驾驶芯片,并且逐渐取代Mobileye,成为车企更加青睐的合作伙伴。


这场由智能汽车崛起带来的自动驾驶芯片上车的机遇不仅属于英伟达,也属于国内的芯片独角兽们。


在上周,自动驾驶芯片公司地平线举办了技术开放日,分享了其第三代自动驾驶芯片征程5的技术路线、产品规划与量产进展。


地平线表示,如果把这场大算力自动驾驶的比赛比喻为世界杯,征程5与英伟达一道率先进入百TOPS芯片前装量产的阶段,提前锁定了决赛席位。


与英伟达竞争决赛,地平线的底气是什么?


根据地平线联合创始人&CTO黄畅、地平线智能驾驶产品规划与Marketing高级总监吕鹏的分享,「甲子光年」从以下两个角度展开:


● 技术路线:软硬结合的技术架构;

● 产品路线:开放共赢的生态建设。


1.软件定义芯片:如何在芯片发布后还能保持性能升级?


地平线的技术路线,一言以蔽之就是“软硬结合”的架构设计,不止做硬件设计,还要做软件设计,通过最终的AI场景来反推芯片设计,以实现硬件的资源利用率最大化。


黄畅认为,新一代的汽车智能芯片领导者,必须也是世界级的AI算法公司。

地平线技术开放日:与英伟达竞争决赛 大算力芯片征程5的两个秘诀


在公司人员分配上,地平线的软件开发团队甚至超过了硬件开发团队,可以说地平线其实是一家“软件公司”。地平线总计有1000多名员工,70%以上为研发人员,算法、软件研发人员数量达到600人。


过去几年,随着自动驾驶场景复杂度的提升,地平线也在三款自动驾驶芯片上进行了架构的迭代:征程2为高斯架构,征程3为伯努利架构,征程5为贝叶斯架构,都是以数学家的名字进行命名。黄畅透露,地平线正在研发中的第四代自动驾驶芯片征程6,其架构命名为“纳什”。


软硬结合的技术路线有什么优势?这体现在自动驾驶芯片的性能上。


在过去,“TOPS”是一个常见的性能衡量指标,表示处理器每秒钟可进行一万亿次(10^12)操作。TOPS数值越高,代表芯片算力越高,因此也成为芯片公司和车企经常拿来宣传的标准。自动驾驶芯片的发展史,就是一部算力的军备竞赛史。


地平线的初代产品征程2,算力仅有4 TOPS;第二代产品征程3,算力为5 TOPS。到了第三代征程5,算力达到128 TOPS。


这还不是最高的。英伟达已经量产的Orin芯片,算力超过200 TOPS,其发布的最新芯片Atlan,算力飙升到1000 TOPS。


AI算力越大越好吗?在地平线看来并不一定。


在去年征程5刚发布的时候地平线就强调,AI算力仅仅代表硬件架构所实现的AI算力,但还不足以反映一款自动驾驶芯片的真实水平。为此,地平线提出了一个新的衡量标准:


真实AI效能=理论峰值计算效能 x 有效利用率 x AI算法效率。

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具体来说,自动驾驶芯片的真实AI效能有三个影响因素,一是硬件架构,决定了算力所能达到的TOPS;二是算法架构,决定了FPS(Frames Per Second),即单位有效算力所实现算法处理的速度;三是软件架构,通过编译器将算法在芯片上进行编译、拆解、重组、部署和运行调度,来决定软件利用率。


黄畅表示,芯片的硬件架构一旦锁定就没有办法改变,算法架构也不以计算平台公司的意志为转移,但软件架构可以一直升级。


得益于此,征程5实现了持续的迭代升级。从去年7月份发布到今天,地平线通过编译优化实现征程5的性能提升近20%,其FPS值从1283升为1531。


基于这套标准,地平线将征程5与英伟达Orin芯片进行了对比。


由于没有获取到Orin芯片平台,地平线基于英伟达上一代芯片Xavie进行对比(英伟达官方公布Orin的性能是Xavier的3.3倍左右,以此反推)。在典型检测模型下,征程5在处理单帧输入的百万像素大图时,可达超9倍于Xavier的性能,远高于英伟达官方公布的Orin性能。

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目前,征程5已经取得一汽红旗、比亚迪、自游家3家车企的定点项目,并将于今年第四季度SOP。


2.地平线的“全家桶”产品矩阵


作为新兴的创业公司,地平线为了打入车企供应链,从一家芯片公司开始,越做越“重”。


在实际交付过程中,地平线发现如果仅仅向客户提供芯片,往往缺乏配套的工具链、开发工具,要花费大量的时间和成本,效率提不起来。


为了解决这一行业痛点,地平线在芯片产品之外,提供整车智能开发平台。

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地平线的整车智能开发平台包含AI芯片及软件栈、天工开物AI工具链和艾迪AI开发平台。


AI工具链作用在芯片端,帮助合作伙伴将算法进行训练、优化与部署,支持MXNET、ONNX、TensorFlow、PyTorch等多种深度学习框架。鉴智机器人曾花了不到2个月,就实现在自有AI算法到征程5上的迁移。


AI开发平台作用在云端,提供端侧问题挖掘、全自动/半自动的标志工具、自动化的模型训练、OTA升级、自动化测试等相关工具,实现模型算法的优化与迭代。


除了开发工具之外,地平线还在2021年推出了智能驾驶解决方案的参考算法,包括前视辅助驾驶方案Mono、领航辅助驾驶方案Pilot以及车载智能交互方案Halo,并在今年4月对外展示了高速NOA功能。


和Mobileye芯片绑定算法的“黑盒”模式不同,地平线提供的是完全开放的“白盒”方案。


参考算法,顾名思义,可以给有能力自研的车企与Tier1进行参考设计,直接在地平线算法“样板间”的基础上进行快速迭代,以提高量产效率。


地平线智能驾驶产品规划与Marketing高级总监吕鹏表示:“从最上层的参考算法到下面的应用中间件、基础中间件、操作系统以及硬件参考平台,再到芯片、工具链、AI开发平台,地平线一整套完整的开发环境帮助客户大幅降低在地平线芯片平台上开发的难度、花费的时长、投入的成本,带来整个开发效率的提升,这样就可以去接更多的项目,拿到更多的车型,更好地服务好车企。这也是地平线的理念。”


地平线强调自己的Tier2定位,通过芯片+工具链和平台打造开放共赢的合作模式。

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开放与否,不仅是Mobileye没落的原因之一,也成为地平线受到车企青睐的重要原因,2021款理想ONE就是因为Mobileye太过封闭才切换到了地平线。


2021年,地平线官宣了大陆集团、东软睿驰、立讯集团、联成开拓4家合作伙伴,到现在已经有10家合作伙伴推出了基于Matrix 5相关参考设计的域控产品。不久之前,地平线官方授权了3家硬件IDH合作伙伴:映驰科技、金脉、天准,向Tier1和车厂提供相关的设计、参考和服务。


地平线的朋友圈正在助力其加速量产进程。截至 2021 年底,地平线征程芯片累计出货量已经突破 100 万片,与超过 20 家车企签下超过 70 款车型的前装量产定点项目。


量产是衡量芯片企业实力的唯一标准,地平线正在向世界水平看齐。


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