自动驾驶车载芯片技术现状:国外突飞猛进,国内发展势头喜人

  • 2020-09-25
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摘要:近几年,随着人工智能技术不断取得突破性进展,汽车智能化形成趋势,AI辅助驾驶功能渗透率越来越高。我国无人驾驶车载芯片的研发起步晚于美、日、欧等发达国家,在国家智能汽车芯片政策利好形势下,车载芯片产业将迎来高速发展时期。本文主要从国内外无人驾驶车载芯片的现状及国内政策进行分析。

在汽车智能化、网联化等趋势下,车载芯片作为自动驾驶最关键的部件之一,芯片的性能和算力直接影响自动驾驶系统的安全性和技术先进性。长久以来,全球车载芯片技术和市场由国际巨头垄断,国内企业在政策推动下不断发力,加快研发国产车载芯片。

在汽车智能化发展趋势下,对车载芯片的性能和算力提出更高的要求

传统汽车芯片以与传感器一一对应的电子控制单元(ECU)为主,主要分布在发动机等核心部件上。随着汽车智能化的发展,辅助驾驶功能渗透率不断提高,车辆安全域、智能座舱域和智能驾驶域对汽车芯片性能的要求越来越高。根据地平线科技总结主机厂需求显示,自动驾驶等级每提高一级,算力增加一个数量级,L2级别需要2个TOPS算力,L3需要24个TOPS算力,L4需要320个TOPS,L5需要4000+TOPS。

传统CPU算力不足,难以完成视频、多帧图像的并行计算,性能强大的GPU逐渐替代了CPU。对于辅助驾驶算法需要的训练过程,GPU+FPGA成为主流的解决方案。随着自动驾驶级别提升、定制化需求增多,相比于GPU和FPGA,ASIC性能、能耗比均显著提升,大大提升车载信息的数据处理速度。定制型ASIC芯片将成为主流。无人驾驶车载芯片性能对比分析见表1。

表1  无人驾驶车载芯片性能对比分析

(资料来源:金智创新行业研究中心)

美、日、欧等国家自动驾驶发展起步较早,NVIDIA已发布L5级完全自动驾驶芯片

美、日、欧等国家自动驾驶发展起步较早,2010年,美国交通运输部颁发《ITS战略计划2010~2014》,提出将智能网联汽车发展提升到国家战略。此后,欧盟和日本相继发布智能汽车国家战略。当前,国外自动驾驶车载芯片实现规模量产并应用于智能汽车的企业主要有NVIDIA、Mobileye(由英特尔收购)、Tesla。

目前Mobileye投入市场的主流芯片产品主要有EyeQ3和EyeQ4,EyeQ3可以应用于L2级驾驶辅助系统,算力达到0.256TOPS,EyeQ4具备L3级别自动驾驶能力,算力达到2.5TOPS,2020年,EyeQ5将能够应用于L4、L5级别的自动驾驶。2019年年底,NVIDIA发布DRIVE AGX Orin平台,其上搭载的Orin芯片,单芯片算力达到200TOPS,可满足一般驾驶辅助到L5级别完全自动驾驶等不同级别车辆的需求。Tesla自研的FSD芯片已经搭载在最新下线的Tesla车端,单颗芯片算力为72TOPS,同时应用于Tesla Autopilot 3.0系统。

国内智能汽车芯片政策利好不断,华为已推出L4级无人驾驶芯片Ascend910/310芯片组

当前,我国无人驾驶车载芯片的研发和应用与国外相比依然存在一定的差距,一方面由于车载芯片制造上游光刻机、刻蚀机等行业技术壁垒比较高,另一方面由于我国半导体制造产业起步晚于欧美等发达国家。2020年2月,发改委、工信部等11部委联合颁发《智能汽车创新发展战略》,提出建设车规级芯片、智能操作系统以及智能计算平台等智能汽车关键零部件产业集群,推动智能汽车加快发展。工信部发文持续推进工业半导体材料、芯片、器件等产业协同发展。有关智能汽车芯片相关政策分析见表2。

表2  智能汽车芯片相关政策分析

(资料来源:金智创新行业研究中心)

由于我国特殊的政策环境和市场需求,国产车载芯片迎来难得的发展机遇,催生了众多的车载AI芯片创业公司,如地平线、寒武纪、深鉴科技等,但是,当前还未形成强大的市场规模及头部效应。与此同时,国内传统整车厂不断加快自身转型升级,(互联网)科技巨头、初创公司等利用各自的优势,通过投资/并购、战略合作等方式,积极布局自动驾驶车载芯片领域,目前华为已推出可以实现L4级无人驾驶芯片Ascend910/310芯片组。

结语

在全球自动驾驶技术发展驱使下,车载芯片作为自动驾驶最关键的部件之一,其性能和算力要求不断提升。当前,美国NVIDIA已发布L5级完全自动驾驶芯片,国内智能汽车芯片政策利好不断,整车厂、科技巨头及初创企业纷纷达成战略合作布局芯片产业,华为已推出L4级无人驾驶芯片Ascend910/310芯片组。

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