汽车芯片,该找找大算力之外的松弛感了
如果把汽车想象成一个乐高玩具,那么今天积木里核心零部件正走向极简与浓缩。
最早蔚来 ET7 智驾用了 4颗英伟达 Orin X、到了 ET9 蔚来采用中央超算平台 2.0,里面只内置了一颗蔚来自研的 5nm 智驾芯片。
李斌认为这颗芯片可以取代 4 颗车载 Orin 芯片。有意思的是,在这个平台架构下,汽车可以实现智驾、座舱跨域计算资源的共享。
这背后不仅意味着芯片能力在增强,同时,车企、芯片厂商、域控厂商都在同时集中发力中央计算平台。
过去三年内,至少有超过 10 家车企宣布研发并公开了迈向中央计算平台的整车架构。
小鹏提出 X-EEA3.0 架构、极氪提出 ZEEKR EE3.0 架构,均为采用了中央计算平台+左右车身区域控制器的结构。
车企之外,芯片、域控厂商也紧跟节奏,英伟达拿出了 2000 TOPS 的 Thor 芯片,主打高算力和中央计算,芯驰科技则连续三年发布不断升级的中央计算架构 SCCA 方案及相应的产品。
芯驰第二代中央计算架构SCCA2.0
从多芯片物理集成到单一超大算力芯片,要把智能汽车的功能全都放在指甲盖大小的芯片上,芯片厂商无疑都在「螺蛳壳里做道场」,但如何做道场,不同风格的芯片厂商,各有各的路数和道理。
01、抓住水面下的需求
从行业提出「软件定义汽车」再到「软件定义芯片」,还不到 3 年。
以前,传统汽车芯片以 CPU 为主,只要做到通用化就能服务所有的软件。
现在情况变了,车规芯片变成多核来满足不同需求,有的偏向功耗,有的偏向性能。
因此,即便是一名芯片工程师也要了解软件如何编程、操作系统如何运行,从而根据系统部署与软件架构预估车辆对性能和算力的需求,最终设计芯片。
这也是为什么,芯片厂商一直强调,至少要看到 5 年后车企的需求。
现在,国际芯片厂商的野心是 AI 算力越大越好,车端 AI 计算平台既能支持智能驾驶、也能支持包括智能座舱在内的车端智能。
类似的在英伟达在推出单颗算力 2000TOPS 的 Thor 之后,高通也亮出了同时支持数字座舱和 ADAS 的可拓展系列 SoC Ride Flex,其综合算力最高可达 2000TOPS。
以高通、英伟达、英飞凌为代表的国际芯片厂商,最大的特点是做汽车芯片还能看到浓厚的消费电子味道,特点是以快节奏导向去推陈出新,整体步伐会更为激进。
今年高通还在用算力 100TOPS 的 SA8650 打天下,猝不及防就跃升至 2000TOPS。
这就意味着有消费电子性质的厂商更倾向于驱动车企使用最新的平台与产品,但这种更新速度与车企的节奏往往并不匹配。
有业内人士向汽车之心表示,并不是所有车企现阶段都有上 Thor 的需求,这往往会带来巨额的研发成本。
换句话,表面看车企需求是 AI 算力越大越好,但实际上车企的需求是需要更符合产品逻辑、更具针对性的芯片。
一位行业人士曾经讲述过使用大算力芯片的逻辑,对方回答,性价比才是关键,把一颗芯片算力吃干榨净,比盲目上大算力平台要更符合实际需求。
水面上看到的主要是大算力。而目前车企的需求,隐藏在 80% 的水面之下。
根据盖世汽车研究院统计,2023 年新能源乘用车市场 L2 级别标配量达 370 万辆,市场渗透率超过 51% L2 级 L2+智驾是主流,而搭载千 Tops 算力的芯片,由于不可避免的成本问题,现阶段只能是少数豪华高端电动市场的入场券。
目前宣布搭载 Thor 的车企包括比亚迪、小鹏、昊铂等,虽然具体车型尚未公布,但可以明确的是比亚迪上车 Thor 的品牌均为旗下高端品牌仰望、腾势,而仰望已公布的车型均超百万。
聚焦水面下的需求,是本土芯片厂商的战场。
2018 年成立的芯驰就是一个聚焦水面下需求的隐形冠军,围绕智能座舱和智能车控领域,目前全系列产品出货量突破 500 万片。
本土芯片厂商凭借着务实、看中量产的底色,都取得了不错的进展。尤其芯驰在智能座舱芯片领域,几乎以「小高通」的角色,拿到了大部分智能座舱芯片市场份额。
芯驰智能座舱产品采取家族化产品设计,覆盖不同智能座舱处理器需求,包含仪表、IVI、座舱域控、舱行泊一体等从入门级到旗舰级的座舱应用场景,出货量超 300 万片。
芯驰科技 X9 系列座舱芯片产品
奇瑞、上汽、长安、广汽、北汽、东风日产、东风本田等车企旗下搭载 X9 系列芯片的车型均已量产。
以芯驰为代表的本土芯片厂商更专注于在车规级芯片赛道中做细、做精,产品节奏更加务实。
这里的底层逻辑是,车企在选择芯片厂商时,一定会选择更加符合当下环境、最高性价比以及最快效率的厂商和方案。
本土芯片厂商整体开发、适配速度更快。
在北京车展上地平线发布的新一代芯片征程 6 系列,最早也会在 2024 年内开启就首个前装量产车型。
类似地,芯驰在今年 3 月份发布的区域控制器芯片 E3118、3119,将在今年 9 月份量产,在北京车展发布的旗舰 MCU 产品 E3650 也将迅速推向市场。
芯驰内部做过一个测算,基于在软件、操作系统、信息安全等方面的生态合作,通过提前为主机厂准备好芯片适配工作,芯驰总体可以帮助车企节约 5-6 个月的开发周期,并且可以为车企提供算法与软件级别的定制。
相比之下,英伟达 Thor 在国内最早的量产项目也要等到 2025—2026 年。
02、从座舱到车控,EE 架构下的核心竞争
高通和英飞凌在国内座舱芯片、MCU 芯片两个重要赛道内占据着一哥位置。
作为本土厂商中唯一同时在座舱等 SoC 芯片和高性能控制芯片 MCU 方面布局的车芯企业,芯驰座舱芯片出货量超过 300 万片,车控 MCU 出货量超过 150 万片,也被看作是本土版「高通+英飞凌」的组合体。
芯驰也是少数发布完整中央计算架构方案的芯片公司。X9CC 就是在芯驰提出的「1+N」中央计算+区域控制架构下推出的新产品,1 即中央计算平台 CCU,N 即灵活可配置的区域控制器 ZCU 来适配不同车型的需求。
X9CC 作为中央计算处理器,CPU 算力 200KDMIPS,在单颗芯片中通过多核异构来提升算力,包括 24 个 Cortex-A55 CPU、12 个 Cortex-R5F CPU、2 个 NPU、4 个 GPU、4 个 Vision DSP 等。
为了降低多个系统之间的延迟,芯驰同时开发了 UniLink Framework 来提供高带宽的数据交互、标准编程接口,降低了多系统集成开发的难度,一颗芯片能够同时运行娱乐导航、智能驾驶、智能车控等六个独立系统。
支持「1+N」架构下区域控制器的应用,芯驰的 MCU 产品线也有一套方法论。
众所周知,汽车每个区域控制器所负责的功能不同,需要的芯片能力也不同。
比如动力底盘域控就需要计算密集型的芯片、车身+底片/动力域控就需要控制力比较强的芯片,因此芯驰结合各域不同特点针对性推出产品:
一是面向区域控制器,目前产品有 3 月份发布的 E3118、3119 和车展上发布的旗舰芯片 E3650;
二是面向 ADAS,产品 E3100、E3400 系列已量产上车;
三是面向电传动和底盘,E3100,E3400 和 E3600 系列都已量产上车。
最值得一提的就是 ZCU 芯片旗舰产品 E3650,它的诞生背后是芯驰对跨域融合的深度思考。
跨域融合就相当于在 MCU 上要集成的功能变多了,对 MCU 处理能力会有更高要求。这也是为什么 E3650 用到了 ARM 最新的 Cortex R25+多核集群,如此一来,保证 3650 的算力与实时性上一个台阶。
另一个是安全性,跨域融合涉及底盘域与动力域,与行车安全息息相关,因此 E3650 也加入了更多的功能安全和信息安全机制。
据悉,芯驰在 E3650 中升级了全自研 SSDPE(Super Speed Data Packet Engine)硬件通信加速引擎,可实现所有 CAN FD 同时工作的情况下零数据丢包,有效降低 CPU 负载,提升了通信吞吐率。
第三,其实来源于业务架构,由于一些厂商会考虑到各业务之间的隔离机制,因此芯驰也在 E3650 上专门为跨越融合做了场景设计,通过各种软硬件的办法支持虚拟化。
芯驰目前还有其他 E3600 和 3800 系列的产品正在规划当中,这两款产品会将面向更高集成度的动力系统和区域控制应用。
03、中央计算平台,需要芯片更需要生态
一个现实是:一颗英伟达 Thor 算力足够大了,但真正要在它身上把整套座舱和 ADAS 跑起来,并不容易对车企来说需要投入大量的开发时间与成本。
大算力芯片况且如此,在迈向终极版的中央计算平台也有三道门槛:
第一道门槛:架构革新。
把不同域的功能、算力融合在一起,就意味着把原本不会在同一个控制器上实现的功能、软件放在同一个处理器,随着其复杂度的增加,导致芯片要从底层支持跨域融合的算力支持。
第二道门槛:安全。
以前底盘 ECU 可能只是做车身部分,对芯片没有高安全等级安全要求,但当融合之后,不仅拉高了芯片安全等级的需求,而且还要考虑多系统共存不受彼此影响。
第三道门槛:生态整合。
对于芯片厂商来讲,中央计算要处理的是底层问题,但同时对 Tier1 和车企的研发能力也有挑战。
因此,迈向中央集成架构不是芯片厂商的单打独斗,而是整个生态的战争。「我们要解决的不仅是算力的问题,而是整个系统软件,甚至是生态的问题。」芯驰科技 CTO 孙鸣乐反复向汽车之心提起这句话。
余凯也表达过与孙鸣乐类似的观点,他认为中国自主品牌智能化战略转型面临三条路径,包括依靠全栈智能化巨头、生态共赢以及垂直自研。在他看来,最合理也最有前途的就是生态共赢。
协作是一个不变的命题,中央计算平台上车的过程是三个层面,最底层是芯片厂商,再上一层是 Tier1,最上层是 OEM。
芯片厂商提供芯片和底层软件、Tier1 会做硬件整合甚至开发系统软件,而车厂则负责部署资源,整个脉络是相互打通、彼此关联。
一场本土芯片厂商的「组局」盛宴早就悄无声息地开始了。
从 2021 年起,本土芯片厂商就陆续意识到了组局的重要性,陆续通过签订战略合作协议、强强联合服务车企,甚至以投资其他生态链企业的方式,来巩固整个芯片生态根基。
目前以地平线、芯驰为代表的头部本土芯片厂商其实都有相对应的生态战略。
早期地平线提出了「开放共赢、全维利他」的生态战略,连接了包括软硬件 Tier-1、ODM、IDH、芯片、图商、传感器等上下游产业伙伴 100 余家生态伙伴。
开放是本土芯片厂商的共鸣,更是一项能力。
对于芯驰而言,只有了解不同层面的需求,才能创造出一个足够宽广的生态圈。
孙鸣乐表示,芯片厂商需要找车企沟通他们部署 ECU、计算单元的计划,甚至是怎么去调整软件架构、通信架构,以此指导芯片厂商不断结合车企需求来做长期的芯片规划。
目前,芯驰也通过广泛的合作构建起全栈生态,覆盖操作系统、虚拟化、工具、协议栈、HMI、解决方案等。
车展期间芯驰密集展示了一系列新的生态合作成果。
例如,芯驰最新发布的区域控制旗舰 MCU E3650 采用 Arm Cortex R52+多核集群,并且在下一代高性能车规 MCU 产品系列中规划了博世核心 IP GTM4 的集成。
在今年北京车展上,芯驰联手与光庭信息、Epic Games 三方联手,发挥各自在智能座舱芯片、汽车电子软件、3D 引擎技术优势,联合研发车机版 Unreal 工具链,为主机厂提供包括座舱数字化设计、数字化导入以及数字化运营在内的一站式服务。
而围绕芯驰发布的 X9CC,东软睿驰打造了首个搭载 X9CC 芯片的中央计算单元 X-Center 2.0,除了能够提供 L2+智能驾驶,同时也能提供 AR-HUD、液晶仪表车云互联等功能,相当于一个域控解决整车智能化。
基于单颗 X9CC 芯片的中央计算单元 X-Center 2.0
重头戏还在主机厂,目前搭载芯驰芯片已经覆盖国内超过 90% 的车企,已经量产上市的主流车型超过 40 个。
今年在北京车展亮相的东风本田灵悉 L,作为灵悉新能源的首款车型,其采用的五连屏就采用了芯驰 X9 座舱芯片,能够支持同时运行六个独立的操作系统。
市场的需求不断变化,生态的能力就是能够根据环境的变化协作上下游,以具备成长性。
如果只把关注点关注在卷 AI 算力上,就忽略了水面下的市场,选择深耕水面下需求的本土芯片厂商们,其实是选择了开启长期主义。