地平線Matrix二代自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)及視覺(jué)感知方案
自動(dòng)駕駛大規(guī)模商業(yè)化離我們還很遙遠(yuǎn)，但中國(guó)的第一顆針對(duì)自動(dòng)駕駛場(chǎng)景的車規(guī)級(jí)AI芯片已經(jīng)來(lái)了，只不過(guò)它的首個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)是ADAS（輔助駕駛）。
日前，邊緣人工智能芯片企業(yè)地平線日前發(fā)布了“征程二代”AI芯片，這是也是國(guó)內(nèi)第一款車規(guī)級(jí)AI芯片。
坐在搭載地平線征程二代AI芯片的車艙內(nèi)，通過(guò)顯示器，我們可以看到汽車行駛狀態(tài)下，周圍的花草、建筑、汽車、路標(biāo)都被清晰地識(shí)別了出來(lái)。
也就是說(shuō)，在汽車正常行駛的情況下，搭載AI芯片的汽車遇到障礙物后，感知系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出自動(dòng)躲避障礙物指令，防止危險(xiǎn)發(fā)生。這正是地平線此次推出的ADAS征程二代視覺(jué)感知方案要做的事情。
據(jù)地平線地平線創(chuàng)始人&CEO余凱介紹，ADAS是實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的關(guān)鍵一步，目前地平線已在高級(jí)別自動(dòng)駕駛、輔助駕駛（ADAS)、多模交互等方向斬獲多達(dá)5個(gè)國(guó)家的客戶的前裝定點(diǎn)，并有望于明年上半年獲得雙位數(shù)的前裝車型定點(diǎn)。
征程二代之所以被稱為是車規(guī)級(jí)，是因?yàn)樵撔酒ㄟ^(guò)了AEC組織制定的AEC-Q100車用可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)要求被測(cè)試產(chǎn)品通過(guò)壽命規(guī)模測(cè)試、環(huán)境壓力加速測(cè)試、電氣特性測(cè)試、封裝整合測(cè)試等等。
以工作環(huán)境為例，相比消費(fèi)類產(chǎn)品穩(wěn)定、可控的工作環(huán)境，車載類產(chǎn)品的工作環(huán)境不太可控，要求工作溫度要適應(yīng)-40度至125度。 另一方面，在缺陷率上，車規(guī)級(jí)芯片必須保證0故障，否則就可能演變?yōu)楹艽蟮陌踩[患。
因此，在滿足汽車電子可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100要求的同時(shí)，車規(guī)級(jí)芯片還必須要滿足系統(tǒng)層面的安全，比如ISO26262功能安全、ISO21448預(yù)期功能安全、 ISO21434 汽車網(wǎng)絡(luò)安全等等。
隨著車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，車規(guī)級(jí)芯片雖然門(mén)檻高，但也并不是無(wú)人區(qū)。
2018年12月，四維圖新旗下全資子公司AutoChips杰發(fā)科技曾宣布了其車規(guī)級(jí)MCU（車身控制芯片）量產(chǎn)的消息，今年7月，國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金參股的蘇州國(guó)芯也發(fā)布了車規(guī)級(jí)安全芯片并實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。
所以，拋開(kāi)“ 車規(guī)級(jí)”不談，地平線這款A(yù)I芯片，另一個(gè)門(mén)檻在于對(duì)自動(dòng)駕駛、輔助駕駛場(chǎng)景的探索。
地平線征程二代芯片核心參數(shù)
據(jù)了解，地平線征程二代采用了臺(tái)積電（TSMC）28nm HPC+工藝，目前已經(jīng)達(dá)到>4 TOPS，即每秒鐘4萬(wàn)億次運(yùn)算。
從業(yè)界來(lái)看，今年4月特斯拉也發(fā)布了一款A(yù)I芯片F(xiàn)SD，該處理系統(tǒng)整體性能達(dá)到了144TOPS。
這一情況，余凱早有了解。他表示，特斯拉處理器系統(tǒng)雖然算力可以達(dá)到144TOPS，但這套處理器系統(tǒng)沒(méi)有搭載芯片級(jí)功能安全，所以做了足夠的冗余設(shè)計(jì)。拋開(kāi)冗余的部分，特斯拉這套處理器系統(tǒng)的算力最高也只有72TOPS，而地平線車規(guī)級(jí)AI芯片性能很快將超越72TOPS。
余凱透露，地平線目前正在籌備征程三代的研發(fā)，預(yù)計(jì)明年正式推出。到那時(shí)，征程三代的算力可以達(dá)到192TOPS，由于自帶功能安全，所以征程三代這192TOPS的算力不需要做冗余可全部用于實(shí)際計(jì)算，接近特斯拉處理器系統(tǒng)的三倍算力。
192TOPS并不是地平線AI芯片的終極目標(biāo)，地平線的下一步計(jì)劃，是到2025年車載人工智能芯片的算力能夠達(dá)到1000TOPS。
“為什么是1000TOPS？因?yàn)?000TOPS是人類大腦的算力，這是一個(gè)標(biāo)志性的象征，我們認(rèn)為真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，所要求的車載人工智能處理器必須是超計(jì)算機(jī)，它的算力規(guī)模應(yīng)該是1000TOPS規(guī)模。”余凱說(shuō)道。
能夠?qū)崿F(xiàn)1000TOPS的目標(biāo)，得益于征程系列芯片極高的算力利用率。在軟硬結(jié)合的設(shè)計(jì)理念下，地平線AI芯片每TOPS AI能力的輸出可達(dá)同等算力GPU的10倍以上。
地平線聯(lián)合創(chuàng)始人黃暢在分享征程二代的設(shè)計(jì)思路時(shí)表示，整個(gè)芯片架構(gòu)的設(shè)計(jì)采用了“計(jì)算拆分、多級(jí)并行、數(shù)據(jù)復(fù)用以及全局優(yōu)化”的理念。
一般情況下，AI性能算力的提升可以從四個(gè)要素著手：芯片優(yōu)化、架構(gòu)設(shè)計(jì)、前端實(shí)現(xiàn)和后端實(shí)現(xiàn)。前三個(gè)要素是芯片廠商比較擅長(zhǎng)的工作，芯片算力利用率的提升實(shí)際也就是將這三個(gè)要素結(jié)合到一起，然后基于算法和芯片的特點(diǎn)做極致優(yōu)化，將芯片算力利用率不斷逼近100%。
那么，如何基于算法和芯片做極致優(yōu)化呢？
黃暢表示，計(jì)算架構(gòu)核心本質(zhì)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)膶哟渭軜?gòu)，而一顆芯內(nèi)片內(nèi)外存儲(chǔ)的特點(diǎn)差異非常大，片內(nèi)存儲(chǔ)帶寬是片外存儲(chǔ)帶寬的100倍；傳輸延遲片外存儲(chǔ)是100ns，而片內(nèi)只有5ns。片內(nèi)片外功耗的差異之大也是如此。
“片內(nèi)和片外的差異，需要我們優(yōu)化架構(gòu)和算法，使得芯片可以復(fù)用，從而極大降低功耗和延遲，把有限的片外存儲(chǔ)帶寬利用起來(lái)，不至于讓你芯片處于空轉(zhuǎn)，陷入低利用率的尷尬境地。”
另一方面，在實(shí)際操作中，地平線還會(huì)復(fù)雜的AI系統(tǒng)拆解成了很多標(biāo)準(zhǔn)化的AI算法任務(wù)，比如語(yǔ)音分割、人臉識(shí)別、交互手勢(shì)識(shí)別等等，這些任務(wù)就像一塊塊標(biāo)準(zhǔn)化的積木，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化任務(wù)會(huì)在BPU SoC面積中占據(jù)面積最大最核心一塊AI加速器，注重真實(shí)的AI能力輸出，達(dá)到“守主效能，兼顧靈活效能”的目的。
在此基礎(chǔ)上，地平線還推出了“天工開(kāi)物”開(kāi)發(fā)工具鏈Horizon OpenExplorer，該工具鏈?zhǔn)敲嫦驅(qū)嶋H場(chǎng)景進(jìn)行AI算法和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的全套工具，包含模型訓(xùn)練工具、檢查驗(yàn)證工具、編譯器、模擬器、嵌入式開(kāi)發(fā)包等，支持客戶編輯處理器，快速進(jìn)行產(chǎn)品落地。
地平線副總裁 & 智能駕駛產(chǎn)品線總經(jīng)理張玉峰最后表示：“征程芯片兩年內(nèi)將有百萬(wàn)量級(jí)的前裝裝車量，五年內(nèi)則有望完成千萬(wàn)量級(jí)的目標(biāo)。”同時(shí)，鈦媒體了解到，地平線車規(guī)級(jí)AI芯片的后裝市場(chǎng)商業(yè)化也已開(kāi)啟，已同包括首汽約車、SK電訊在內(nèi)的多家國(guó)內(nèi)外知名出行服務(wù)商、運(yùn)營(yíng)商達(dá)成合作。（本文首發(fā)鈦媒體，作者/秦聰慧）
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