憑算力瘋狂秀肌肉 英偉達卡住了自動駕駛的脖子?
【太平洋汽車 技術頻道】根據國家智能網聯汽車創新中心發布的《智能網聯技術2.0》對自動駕駛滲透率的預測,2025年中國L2/L3級自動駕駛滲透率將達到50%,2030年將達到70%。而支撐自動駕駛最核心的部件自然是自動駕駛芯片,在車載高端芯片市場,全球最大的智能計算平臺公司,也是高端自動駕駛芯片供應商的英偉達基本一枝獨秀!沒錯,就是大家心心戀戀想買它家“發光風扇”的英偉達。
據不完全統計,英偉達已經拿到了全球30家主流車企中20家的訂單,奔馳、捷豹路虎,以及大家熟知的蔚小理、極氪、智己、飛凡,都是它的客戶;而公共出行領域-Robotaxi(自動駕駛出租車),英偉達也拿下了如滴滴自動駕駛、文遠知行、小馬智行等主流公司。甚至連國內自動駕駛一哥,完成小鵬智駕從0到1落地的小鵬自動駕駛副總裁吳新宙博士,也跳槽到了英偉達。事實上,想在智能駕駛這場戰役中搶占先機的車企,絕大部分都在使用和測試英偉達的芯片。了解到英偉達的統治力后,隨之而來一個很現實的問題,那是不是就等于英偉達已經卡住自動駕駛的脖子?要回答這個問題,我們有必要了解英偉達在自動駕駛芯片市場的統治力是如何形成的。
初入江湖:時間拉回到2015年,此時的英偉達在獨立顯卡領域大獲成功后,開始進入車載計算平臺領域,并推出了初代自動駕駛計算平臺DRIVE PX和Tegra系列車載芯片,為自動駕駛系統提供計算能力。最初聯姻特斯拉,特斯拉Model S和X所搭載的Autopilot 1.0系統就是采用1顆英偉達Tegra3芯片(算力僅有1TOPS)+一顆Mobileye EyeQ3芯片,這時的Mobileye還是沒有被英特爾收購,妥妥的行業前輩,大佬姿態。
小試牛刀:時隔一年,英偉達發布了DRIVE PX二代平臺。特斯拉Autopilot 2.0系統則采用了算力升級達到3TOPS的英偉達Parker芯片,而后續的Autopilot 2.5系統則采用的是2顆英偉達Parker芯片。得益于硬件的升級、算力的提升,特斯拉給車主們來了一次“充滿驚喜”的軟件推送。升級過后的Model S可以準確檢測車身四周其他車道上的車輛,并將其渲染在儀表盤上,還實現了在當時看來極為科技的自動變道功能,有車主為了體驗最新版的功能,等到了凌晨四點。(當年的特斯拉車主還是有錢人的代表,不用苦哈哈早起上班)
一戰成名:做生意,造好產品的同時,還得提升盈利能力!如何盈利呢?全世界的老板都會表示降本增效。自然而然,特斯拉考慮成本,還是在2019年和英偉達和平分手,選擇自研路線。不過沒有關系,酒香不怕巷子深,英偉達早已收獲多家車企的青睞,小鵬就是其一。2020年,正是國內電動車浪潮火熱的時候,英偉達針對L2級自動駕駛市場推出了Xavier芯片(2016年發布,2020年量產交付),搭載在小鵬P7和后續的P5上,依靠這枚僅30TOPS算力的芯片,小鵬完成了高速NGP的布局和城市NGP的初步嘗試,所帶來的全新智駕體驗,一戰成名。
車企瘋搶:2022年,英偉達DRIVE Orin系列芯片正式量產并開啟交付,臺積電7nm工藝,算力最高的Orin-X達到了單片254 TOPS。另外,在深度學習加速、內存和通訊、CPU性能等指標上,相比上代都有著翻倍提升。包括最熱的蔚來車系、理想車系和小鵬G6,在最高階智駕版本的車型上均是配備了多顆英偉達Orin-X。從目前來看,無論是算力性能指標、技術領先性,還是量產交付能力,確實是獨一份,所以成為了目前想布局高階智駕功能的車企哄搶的對象。以至于搭載英偉達Orin-X,都成為了目前車企在智能駕駛方面的重要宣傳賣點。
大力出奇跡,瘋狂秀肌肉:以為到Orin-X就完了嗎,年輕人還是太年輕。在2022年秋季舉辦的英偉達開發者大會(GTC)上,英偉達CEO,我們的皮衣黃教主(黃仁勛)發布了新一代自動駕駛計算芯片DRIVE Thor,單顆算力高達史無前例的2000 TOPS。作為類比,是特斯拉FSD芯片算力的14倍。其實在發布會半年前,黃仁勛才宣布彼時算力最強的自動駕駛芯片Atlan(算力1000TOPS),但現在黃教主可能覺得Atlan格局小了,干脆取消,直接拿出更加領先一代的產品DRIVE Thor,并且確認2025年量產上車,首先實現算力自由的企業是極氪。當其他廠商還是追趕Orin性能的時候,英偉達已經準備用下一代產品降維打擊。
DRIVE Thor貫徹了英偉達一貫大力出奇跡的方針,同時也是瘋狂秀肌肉的產品。DRIVE Thor展現出的重要指標,既是同行不具備,也是未來自動駕駛技術的發展方向。最重要肯定是超高集成度,目前業內基本都認為未來的電子電氣架構一定是集中式的,即一個“大腦”控制汽車所有功能,而超高集成化的芯片,英偉達已經實現了。DRIVE Thor集成了一輛智能汽車上所需的一切AI功能的計算需求,包括高階自動駕駛、車載操作系統、智能座艙、自主泊車等等。2000TOPS算力資源,主機廠可以在各種不同AI任務間隨意分配,還可以構建自己的軟件模式,英偉達也提供相關開發工具,這也讓其他芯片企業失去了直接替代的機會。一顆芯片解決所有,以DRIVE Orin單片400美金來看,DRIVE Thor也不可能便宜,但肯定比采購一堆芯片劃算。
從過去到將來,從行業新人到“一枝獨秀”,英偉達到底做對了什么呢?首先是時代的契機,自動駕駛技術離不開GPU,而這剛好就是英偉達的老本行-GPU視覺圖像處理。
自動駕駛的本質是汽車能夠感知和理解世界,并做出正確的行駛決策。正如在日常駕駛過程中,除了要操控車輛外,還需要同時做出大量的判斷,比如既要實時觀察路面上正在發生的各種情況,又要判斷自己在整個路線當中的方位,然后執行安全高效的行車路線。這個過程其實并不復雜,但難的是路況環境和車輛位置實時變化,所以需求芯片能重復完成這種大量的計算判斷任務。而GPU是數以千計高效核心組成的大規模并行計算架構,專門為同時處理多重任務而設計,所以說這種計算需求剛好是GPU的專長。
可能有些同學會問?CUP怎么就不行呢。當然行,但不高效,CPU是專為順序串行處理而優化的大核心組成,只是擁有應付復雜問題的能力。做個類比大家就懂了,自動駕駛要做的事就相當于要畫一副畫,CUP就相當于單只噴槍在畫布上精準作畫,而GPU相當與成千上萬只已經排序好的噴槍一同發射,一瞬間一副畫就呈現了出來,效率明顯更高。
英偉達GPU在AI計算領域有著顯著的優勢和創新,而這也正是實現高階自動駕駛所需要的。其中CUDA通用并行計算架構更是被稱為英偉達的技術護城河,這個架構牛的點在哪呢?簡單來說,它能讓GPU解決復雜的計算問題了,還可以利用GPU的強大計算能力來加速各種類型的應用計算,可以在更短的時間內完成 AI 運算和大模型訓練,對于需要大規模數據處理和復雜模型訓練需求的自動駕駛來說,再合適不過了,加速了智駕功能的落地。
第二點就是“算力”,英偉達芯片每次產品升級和迭代,算力都是以數倍的速度在提升,和其它廠商拉開較大差距。一顆自動駕駛芯片能不能上車,車企一般有5個評價指標,性能(算力)、成本、功耗、易用性(或開發性)和同構性(對其他系統兼容性)。算力首當其沖成為了最重要的指標,這也是在用戶端最容易被感知的一個指標。簡單來說,算力越大,自動駕駛系統就越聰明!
算力越大,這也意味著它能處理越繁雜的數據,產品經理和工程師也能給自動駕駛系統里面裝入更多、更高級的功能。正如目前火熱的城市領航功能,而且由于高精地圖在采集進度、適配、商業模式以及政策隱私方面的局限性,越來越多的車企開始進行智能駕駛的終極挑戰——無高精地圖城市領航。以小鵬為例,目前城市領航的技術路線是BEV融合感知+transformer模型,簡單來說就是“以上帝視角看清路況全貌,并高效做出正確的決策”,而這背后涉及的數據處理、AI算法訓練,都需要更大算力去支持。
最后則是完整且靈活的智駕解決方案。從硬件、算法、完整工具鏈以及整合多傳感器生態的方式,能為車企提供更為靈活的智能駕駛解決方案。主打的就是一個大而全,誒!你要啥,我就能給你啥!包括現在熱門的Transformer和各類新算法,英偉達都能夠提供開發工具供開發者調用。
英偉達還提供自動駕駛開發套件,包括裝車硬件參考、數據處理,訓練,以及虛擬仿真硬件等。作為智能駕駛汽車參考架構,可加速生產過程中的開發、測試和驗證。無論是準備干智能駕駛還是已經干智能駕駛的廠商,無論卡在了哪一步,英偉達都有讓你放心花錢的方案,因為它就是行業權威。缺點嗎?就是貴。不過相比于從零開發,實現自動駕駛功能落地需要龐大的資金投入、技術攻關和同行競爭,大部分中國車企來說相信還是能夠接受的,這也成就了英偉達的“洛陽紙貴”。
英偉達的芯片究竟能不能卡脖子,我們還需了解就是它究竟能不能被替代。首先國際上聲量最強的就是Mobileye,這個大家都很熟悉了,屬于自動駕駛界的老前輩。它的軟硬件一體自動駕駛系統,一度是乘用車量產的唯一選擇,目前廣泛量產搭載的EyeQ5芯片,算力24TOPS,與英偉達上一代Xavier芯片處于同一水平。國內最大的用戶是吉利,旗下有智駕功能的車型,幾乎全都采用Mobileye的解決方案。優勢的就是整套方案快速上車,車企智駕功能快速落地;缺點也很明顯,采用不向主機廠開放數據權限的“黑盒”模式,以及軟硬件必須買一套的“捆綁銷售”,這讓它的路越走越窄。盡管下一代EyeQ6芯片有望在技術指標上追平英偉達,但目前國內有點技術追求的廠商對它都不算感冒了。還有它作為國外廠商,一些只可只能意會的緣由,也可能會面臨和英偉達一樣的風險。
好了,來說說咱們的國產之光。其實目前聲量最大的,莫過于由前百度深度學習研究院常務副院長,也是百度自動駕駛發起人-余凱于2015年創立的地平線(地平線機器人技術研發有限公司)。地平線目前的芯片規劃從征程2系列到征程6系列,是可以覆蓋L2到L4級自動駕駛。它已經擁有超過 20 個合作車企,而征程系列芯片的出貨量已經超過了 100 萬顆。地平線目前最新量產上車的征程5芯片基于臺積電16nm制程打造,AI算力可以達到128TOPS。其實地平線的模式和英偉達很像,客戶包括一級供應商、整車廠、和出行服務商,地平線為他們提供芯片、硬件的參考設計,以及提供工具鏈和算法等方案,也是缺哪兒補哪兒。理想L系列中低配車型的智駕芯片就是搭載的征程5,能夠實現高速領航。不過高配智駕依舊是采用英偉達的方案,最領先的城市領航也落地在搭載英偉達Orin-X芯片的車型上。從這點也可以看出,廠商們還是不太敢冒險嘗試,更需求成熟穩妥,且拿出來就有強勁競爭力的方案。
當然了,還有我們的華為也是重要的參與玩家。目前我們熟知的,也是整套自動駕駛打包解決方案,基于MDC 810計算平臺(算力400TOPS)的華為高階智能駕駛系統ADS 1.0已經搭載在北汽極狐αS Hi版、阿維塔11上,它們的智駕表現相信大家都有目共睹。而ADS 2.0所能實現的功能更多更強,包括城區智駕領航輔助、城區車道領航輔助增強以及代客泊車輔助等,首發搭載在問界M5智駕版上。今年Q3開始,就能實現15個城市的無圖領航輔助覆蓋,而Q4能達到45個城市的無圖領航輔助覆蓋,妥妥當下智駕的頂尖水準。說實話非常強,不過對于車企而言,選擇謹慎度會非常高,很大原因是對華為芯片后續供應保障的擔憂。
綜合來說,要求國內廠商立刻馬上拿出和英偉達性能相仿,且能快速上車的自動駕駛芯片,不太現實,英偉達的芯片對于目前渴望大算力的廠商仍有一定的收割之勢,算是階段性被拿捏了。不過在面向未來更高階智能駕駛的大算力芯片預研上,國內的頭部玩家并沒有被拉開太大差距,而且,目前自動駕駛芯片行業的寡頭格局還尚未形成,真正的競爭也沒有來到,留給我們的時間還有。就算目前要面臨突如其來的高性能芯片危機,雖然無法做到對英偉達芯片的同等替代,但至少不會毫無準備,任人宰割。
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