XEV研究所
2022.09.20 12:40

大算力芯片 “上车”,一家 20 亿美金独角兽的焦虑和突围

作者 | Bruce

编辑 | 德新

汽车智能化竞争的下半场,800 万像素摄像头、半固态激光雷达等感知硬件已经上车,上百 TOPS 的大算力芯片也已经准备好,即将在城市领航辅助竞中发挥作用。
 

虽然当前汽车大算力芯片仍然是英伟达 Orin 的天下,但国产自动驾驶芯片如黑芝麻智能 A1000、华为 MDC610等的上车潮正在席卷而来,高通骁龙 Ride、Mobileye EyeQ Ultra也充满后发先至的可能。

尤其在中美博弈日趋激烈的大环境下,智能汽车是否会像中兴、华为等智能手机一样受限,已经成为车企需要前瞻思考的课题。

9 月 14 日,黑芝麻智能举办了一场媒体技术开放日的活动,既分享了车规级芯片诞生过程、“行泊一体” 方案背景、电子电气架构演进趋势、关于 “芯片荒” 的思考,也表达了对算力宣传标准模糊、国产芯片上车率低的焦虑和未来打法。

在这家 2016 年成立、估值 20 亿美金的汽车芯片公司看来,2025 年之前将是国产大算力芯片上车的重要时间窗口。如果能够成功上车,中美的自动驾驶大算力芯片市场格局有可能是 50 : 50

公开消息层面,国产汽车算力芯片正在陆续获得车企定点。私下里,一些中国车企集团高管也已经在过问汽车大算力芯片、核心计算芯片的国产化替代的进程。

2025 年,黑芝麻智能等国产汽车芯片公司有机会和英伟达等公司形成扛鼎之势吗?

01-同一起跑线下,焦虑和希望并存

芯片产业链,大致可以分为上游的设备、材料供应,中游的芯片设计,以及下游的晶圆制造、封装、测试等环节。

黑芝麻智能等汽车大算力芯片公司做的是芯片设计,处于中游位置。

我们看到,目前市场上的汽车大算力芯片可选性并不多,主要有英伟达 Orin、高通骁龙 Ride(计算平台)、黑芝麻智能 A1000、华为 MDC 600(计算平台)等。

这几款芯片,主要采用的是7nm、14nm、16nm 制程工艺

好消息是,由于工艺复杂,设计成本、研发周期漫长等因素,传统汽车芯片厂商对于大算力芯片选择了战略性放弃,从而给一些新晋玩家留下机会。

汽车大算力芯片领域,英伟达和黑芝麻智能等都属于新玩家,起跑线位置相近。

坏消息是,虽然我们拥有芯片设计研发人才,但芯片设计工具仍然被卡脖子。

当前,芯片设计的工具是EDA 软件,EDA 软件的话语权掌握在新思科技、铿腾电子和明导国际三家美国公司手中。

上个月,美国总统拜登签署的《芯片与科学法案》,以及美国商务部发布一项针对包含 EDA 软件等四项技术的出口管制令,出口限制令中涉及的领域主要为 3nm 及以下先进制程的 EDA 技术。

屠刀虽然没有砍向 7nm 制程工艺及以上的自动驾驶芯片领域,但寒意已经袭来。

实际上,在大算力芯片市场,英伟达 Orin、高通 Ride 处于强势地位,入门级的低算力芯片的话语权则掌握在国外公司手中,比如 TI 等。

黑芝麻智能首席市场营销官杨宇欣透露,处于量产状态的自动驾驶系统中,国产芯片个数的比例低于 3%。车企担心的是,“今天芯片用了你们 A1000,但是周边很多东西还是买不到货,这时候怎么办?”

担心归担心,但是在智能汽车蓬勃发展和全球汽车芯片供应链紧张的当下,正反两面的压力均在催逼车企采用国产汽车芯片。

实际上,国产汽车芯片公司的产品性能已经接近英伟达 Orin。

在算力超越对手之前,本土汽车芯片公司采用产品售价低于对手的策略,甚至不要开发费的方式与车企进行合作。

这些策略已经受到一些本土车企的欢迎。

黑芝麻智能除了 A1000 搭载在江淮汽车旗下思皓品牌车型上之外,本月将发布更多合作项目。同时,黑芝麻智能也在和小米汽车保持紧密沟通。

杨宇欣表示,到 2025 年,关键领域的国产芯片开始批量出货,大概几十万片出货量。乐观地预测,自动驾驶芯片领域市场,2025 年有机会和国外厂商平分市场。

“传统 MCU 领域,国外 MCU 厂商的渗透率很高,在现有渗透率情况下切换别的供应商没有那么容易。我们现在在做增量市场,本身自动驾驶渗透率上没有那么高,还是比较有信心的,可能得两三年的时间。杨宇欣说。

02-争夺上车权背后:车规、算力、成本之争

大算力芯片想要上车,需要满足车规级,之后才是与竞品比拼算力、成本。

因此,满足车规级是基础。

要满足车规级,一些车规设计的 IP 需要有相应的车规认证,包括最初车规工艺,无论自研 IP 还是第三方 IP,都要符合车规的公共安全认证。

汽车的严苛使用环境决定了,汽车芯片在设计、制造、封装等一系列环节中需要符合严苛测试,然后进行很长的认证流程。

从设计之初,就要通过设计流程、人员认证。在生产制造时,要和其他的消费类的产线分开,人员的培训要比消费类芯片的产线更严苛。

汽车行业芯片追求的失效率是一百万的芯片失效率是零,这是相当严苛的条件。基本上在消费类或者在工业类芯片领域,是几百上千的指标。

此外,车规芯片需要保证供货周期,确保十年内稳定供应,十五年之内不会出任何问题。

封装工厂也需要专门的车规产线,并通过一系列可靠性测试,确保能够排除晶圆生产缺陷、封装生产缺陷等,最终得到一款符合 ISO 26262 国际安全规范零百万缺陷率(DPPM)的产品。

满足车规要求后,接下来才可以比拼算力、功耗等一系列参数,其中算力的比较最为直观。

我们挑选几款市场上重要的车规级芯片做一对比:

特斯拉 FSD,单芯片算力 72TOPS;

英伟达 Xavier,单芯片算力 30TOPS。Orin,单芯片算力 254Tops;

黑芝麻智能 A1000,单芯片 INT8 算力 58TOPS。下一代产品 A2000,单芯片 INT8 算力超过 256TOPS;

地平线征程 5,单芯片等效算力 128TOPS;
 

华为 MDC 610,单芯片 INT8 算力 200TOPS;

Mobileye EyeQ Ultra,单芯片 INT8 算力 176 TOPS;

高通骁龙 Ride,单芯片 INT8 算力 360TOPS;

可以发现,INT8 是芯片算力的主流标准

据 XEV 研究所了解,特斯拉、英伟达与黑芝麻智能的芯片算力标准一样,均是基于 INT8 精度。

最终,在芯片选型确定之后,车企会通过叠加芯片的方案,来满足高速、城市等场景下辅助驾驶功能所需要的算力。

通常来说,要实现类似拨杆变道,算力需求大概是 10 多个 TOPS。要实现高速领航辅助驾驶,需要几十 TOPS 算力,城区场景下领航辅助大概需要上百 TOPS,一些车企比如蔚来甚至配备了上千 TOPS 的算力计算平台。

当然,算力是一方面,另一方面,车企还会考虑芯片的算力利用率、成本、开发费等因素。

为了和英伟达 Orin 争夺上车权,国产汽车芯片公司会直接摆出自家优势。

黑芝麻智能在这次媒体技术开放日上表示,“现在行业里面有很多收入门费、开发费等等这些,并不有利于合作运营,这块我们并没有收取其他的费用。”

除了特斯拉 FSD 芯片主要自用之外,剩下的芯片公司均面向第三方供货。

当前,英伟达 Orin 是汽车大算力领域的主流芯片,量产搭载车型最多。黑芝麻智能 A1000、华为 MDC610 等紧随其后,正处于产品已经成熟、量产上车发力的阶段。

高通骁龙 Ride 虽然是后来者,但已经在长城汽车旗下魏牌摩卡等车型上搭载,性能和量产攻势都十分强劲。Mobileye EyeQ Ultra 尚未发布量产搭载车型,但基于此前 EyeQ 系列芯片的丰富量产上车经验,实力不容小觑。

“为什么大家都选英伟达,确实没得选。这已经是一个理由了,你不需要试错了,错了大家都错了。现在证明给客户的就是,你有可选择的空间。” 杨宇欣说。

黑芝麻智能等国产汽车芯片公司的机会,就是在这一波大算力芯片上车潮中证明自己,然后拿下更多车企。

03-时间窗口将关闭,目标是平分市场

怎么和英伟达等国外厂商争夺市场?

一方面,目前国产汽车芯片公司最重要是要证明自家产品的成熟可能性,向客户证明有更多可选择的空间,同时有影响未来技术方向的点。

从技术的发展角度,国产汽车芯片公司的产品节点紧随智能汽车的发展。

博世将汽车电子电气架构定义为三个发展阶段,分布式电子电气架构、(跨)域集中电子电气架构、车辆集中电子电气架构

控制汽车的部件从单个 ECU,到域控,再到中央计算单元,这便是智能汽车的演进路径。

基于这一路径,车企和汽车芯片公司会提前规划对应的产品。

比如,早期国产汽车芯片公司会推出用于行车、泊车的芯片,现在为了降本,汽车行业开始兴起行泊一体概念。黑芝麻智能也在推出行泊一体芯片产品

接下来,黑芝麻智能判断,从域控架构向中央计算演进过程中还会有不同的阶段,比如域与域之间的融合。基于此,黑芝麻智能也在布局多域融合芯片

不同于英伟达在推出新产品时不会询问中国车企,黑芝麻智能在定义每一代产品和未来技术走向时,会和客户进行紧密的技术沟通,在前期去制订一些技术方向。

另一方面,不断推出性能更强的产品。

除了 A1000,明年黑芝麻智能会推出下一代芯片 A2000,将采用 7nm 制程工艺,单芯片算力超过 256TOPS(INT8 精度下),算力比英伟达 Orin 更高。

此外,黑芝麻智能接下来还将推出集成度更高、面向下一代电子电气架构的芯片产品。

在杨宇欣看来,黑芝麻智能是在自动驾驶芯片蓝海中进行竞争,并不是从别人手里抢市场,而是在争夺新增的市场。

最后,黑芝麻智能也在做好国产化替代的准备。

在英伟达被美国政府要求限制向中国出口两代旗舰 GPU 计算芯片 A100、H100 后,黑芝麻智能密集接到大量车企客户和潜在客户的电话,希望加紧项目推进或加紧合作。

据杨宇欣透露,“车企从集团领导方面都在过问汽车大算力芯片或者核心的计算芯片,国产化替代的进程。即使有 10% 的可能性,我们也要做好 100% 的备份。”

在这一过程中,除了完善自己的产品,黑芝麻智能还会和其他国产汽车芯片公司一起,争取实现国产汽车芯片的国产化完全替代。

传统 MCU 的渗透率市场中,国外厂商的渗透率很高,在现有渗透率情况下切换别的供应商并不容易。自动驾驶渗透率则不同,机构预测到 2025 年,自动驾驶渗透率 L2 以上的自动驾驶技术渗透率将超过 25%。

在一个全新的技术产品上车进程中,杨宇欣乐观地预测,自动驾驶芯片这块,2025 年还是有机会跟国外厂商平分,国产跟国外厂商能够平分天下。

他经常和一些合作伙伴说,“汽车芯片公司到 2025 年之前如果能上车,进入汽车厂商供应链体系,未来的机会很多。如果 2025 上不了车,相同领域的其他人上了车,基本上机会就非常小了。

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