ADAS/AD主控芯片研究

佐思汽研发布《2020年ADAS/AD主控芯片产业研究报告》。   随着L2渗透率越过15%之后，L2将走向普及阶段。L2.5车型将进入密集发布期，L3和限定场景的L4量产也已经不远。   当汽车配置迈向高阶自动驾驶时，环境感知传感器开始大量安装，对主控芯片的算力和算法要求越来越高。  

资料来源：英飞凌

单一类型的汽车处理器，无论是FPGA、CPU、GPU还是ASIC，都无法满足高阶自动驾驶车辆的需要。集成CPU、GPU、NPU、ISP等一系列运算单元的系统级SoC（主控芯片），开始成为市场竞争的焦点。   在主控芯片领域，不同厂商有着不同的技术路线，主流方案为不同芯片构型的异构融合。CPU负责逻辑运算和任务调度；GPU作为通用加速器，可承担CNN等神经网络计算与机器学习任务，将在较长时间内承担主要计算工作；FPGA作为硬件加速器，具备可编程的优点，在RNN/LSTM/强化学习等顺序类机器学习中表现优异，在部分成熟算法领域发挥着突出作用；ASIC可实现性能和功耗最优，作为全定制的方案将在自动驾驶算法成熟后成为最终选择。  

       Mobileye是做传统算法起家的。EyeQ5主要有 4 个模块：CPU, CVP（计算机视觉处理器）, DLA（深度学习加速器） 和 MA。从各个模块的大小来看，CPU 和 CVP 是大头。CPU 占据很大空间。CVP 是针对很多传统计算机视觉算法设计的 ASIC。Mobileye一直以传统计算机视觉算法而闻名，也因为低功耗而受到广泛欢迎。DLA 在 EyeQ5 最初的宣传材料里并没有出现，是后来才加进去的。DLA 在整个芯片里占据的比例还是较小，应该是受市场压力才添加的。   Mobileye先知先觉，早早选择出售给INTEL，未来可以和英特尔的CPU、FPGA技术资源整合。目前EyeQ5的短板是开放性不足，加上算力不强，车企用户并不多，公开的只有四家，比英伟达Xavior少了很多。  

主要车企和Tier1的ADAS/AD主控芯片选择表（部分）

我们推测Mobileye为了解决开放性问题，投入很大力量补课。NXP和瑞萨也在补课，除了完善API、工具链、生态链，还参股和收购相关企业，如NXP投资Kalray，瑞萨收购IDT。   刚才提到Mobileye 的算法解决方案还是以传统计算机视觉算法为主，深度学习算法为辅。而Mobileye 的主要竞争对手Nvidia则是以深度学习算法为主。  

Xavier 主要有 4 个模块: CPU，GPU，DLA（深度学习加速器）和 PVA。占据最大面积的是 GPU，然后CPU，最后辅以两个专用 ASIC：一个是用于推理的 DLA，还有一个是加速传统计算机视觉算法的 PVA。   英伟达最强大的地方，其实是它的开放性和工具链。  

2019年的GPU技术大会上，英伟达推出 NVIDIA DRIVE AP2X。这是一套完备的L2+级别自动驾驶解决方案，其中包含 DRIVE AutoPilot 软件、DRIVE AGX 和 DRIVE 验证工具。为了增强制图和定位功能，DRIVE AP2X软件增添了MapNet，用于识别车道和地标。   DRIVE AutoPilot负责在地图上准确定位并规划安全高效的行驶路线，Drive Works则为开发人员提供了参考应用程序、工具和一个全面的模块库。ClearSightNet是英伟达基于摄像头的障碍物感知软件，该软件将会实时监测车辆检测摄像机的失灵状况，它接受实时摄像机传回的画面，评估每一帧以检测摄像机是否失灵。   强大如英伟达，也有短板，就是功耗太大。高通芯片和TI芯片都只需风冷散热，而英伟达芯片和特斯拉芯片需要水冷散热。这是追求高算力的副作用。   

       “主要车企和Tier1的ADAS/AD主控芯片选择表”中还有一个重要选手是赛灵思，凭借FPGA的独特优势（低功耗、低时延、高性价比）也获得众多汽车行业客户。在ADAS/AD主控芯片集成化趋势下，赛灵思也不甘心做配角。  

       2018年，Xilinx正式推出Versal ACAP，这是一个完全支持软件编程的异构计算平台，可将标量引擎、自适应引擎和智能引擎相结合。这表明Xilinx打算从一家专业芯片制造商转型为一家计算平台提供商。   Xilinx产品从传统的 FPGA 到 SoC（具有单个硬核心处理器的 FPGA 可编程结构）、MPSoC（具有多个硬核心处理器的 FPGA 可编程结构）、再发展到RFSoC（具有 RF 功能的MPSoC）和 ACAP（自适应计算加速平台）。  

       2019年，Xilinx正式推出了一个名为Vitis的统一软件开发平台，降低开发人员利用FPGA的障碍。Vitis 软件平台支持异构系统架构，包括 Zynq SoC，MPSoC 和 Versal ACAP 等。Vitis 能够让开发者在无需深入掌握硬件专业知识的情况下，即可通过软件或算法代码来自动适配。   总之，推出Vitas和Versal的目标，是将Xilinx从一个FPGA供应商转变为一个灵活的、可适应的计算平台供应商。   ADAS/AD主控芯片市场竞争日趋激烈，除了取得不错收获的Mobileye, 英伟达和赛灵思，老牌汽车芯片厂家NXP、瑞萨等也在力争赶上潮流。消费电子领域的重量级选手高通和华为正在重兵杀入ADAS/AD主控芯片市场，初创企业地平线、黑芝麻和芯驰借国产替代东风也小有收获。   集成趋势下，无人不变革。未来不可测，一切皆可能。

原文标题：ADAS/AD主控芯片研究：集成趋势下的短板与变革

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