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全球首个自动驾驶计算联盟 到底靠不靠谱?| 硬核时间

时间:2022-05-07 20:28:36

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全球首个自动驾驶计算联盟 到底靠不靠谱?| 硬核时间

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沉闷的星期一,我们来聊点提神的。国庆长假刚刚结束的 8 号,几家汽车界/IT 界巨头聚在了一起搞事情。

ARM、博世、大陆、日本电装、通用汽车、英伟达、恩智浦、丰田宣布将组成 AVCC 联盟(Autonomous Vehicle Computing Consortium,自动驾驶汽车计算联盟),目标是「以产业链级别的合作实现自动驾驶汽车的量产」。

进入智能汽车时代,「联盟」成了最近两年产业界高频词汇之一。光是博世和大陆,就已经分别和各大车企拜了 N 次把子。

「戴姆勒和博世在自动驾驶服务领域紧密合作」

「大陆集团与宝马英特尔 Mobileye 合作研究自动驾驶平台」历来闷声发大财的丰田,早在英伟达 GTC 计算大会上,就已经高调联姻黄仁勋,声称将「与英伟达深度合作,打造自动驾驶汽车」。

英伟达创始人黄仁勋但这一次恩智浦和 ARM 的加入,让 AVCC 联盟的重量级明显增大,一个是全球最大的汽车半导体供应商,另一个则是恩智浦和整个移动互联网世界的爸爸——ARM 还是 AVCC 联盟的发起者,AVCC 在加州圣何塞举行的 ARM 技术大会上正式成立。

所以聚集了两大领域数家巨头的 AVCC 联盟,真的能在 ARM 的带领下创造自动驾驶的未来吗?我们最终决定持保留态度——因为就目前的情况,ARM在自动驾驶领域并没有最高话语权,而 Tier1 供应链掌握核心技术的时代,也许将会迎来更大的挑战。

无处不在的 ARM

28 年前的英国 Acorn 公司绝对想不到,如今的 ARM 可以「站在风口浪尖,紧握住日月旋转」。

上世纪 90 年代,Acorn 公司作为 RISC 指令集微处理器阵营的一员,虽然研发出低功耗高效率的 ARM(Advanced RISC Machine,高级 RISC 指令集)处理器,但无奈手里穷得叮当响,无法将芯片量产,只能采取「出售芯片设计授权」的商业模式维持生活。但这样的模式却让 ARM 收获了整个世界,截止到目前,采用 ARM 指令集的微处理器出货总量已经超过了 1500 亿片,就连 ARM 在移动互联网领域最大的竞争对手英特尔,都是 ARM 的授权合作伙伴。如果仔细研究一下如今的智能汽车业界,ARM 可谓是无处不在。我们以 ARM 在汽车领域的「亲儿子」恩智浦为例。

年 9 月,恩智浦推出了针对汽车行业的全新一代控制器家族 S32,包括应用于新能源汽车 BMS 系统的 S32P、用于车身控制器的 S32D、用于汽车安全管理的 S32S、用于车内微控制器的 S32K、用于毫米波雷达/激光雷达的 S32R 等等。

S32 家族虽然定位各自有明确的区分,但它们的血脉是互通的——均基于 ARM 指令集打造,准确一点说,S32 家族的核心就是基于 ARM 公版处理器架构打造的汽车控制器。

上面这幅图是恩智浦 Safe Central Compute 核心框架示意图,绿色的地方表示恩智浦拥有解决方案的领域。在恩智浦的智能汽车架构图里面,14 个子领域一共有 11 个可以应用其解决方案,而除了 Radar Transceiver 雷达信号收发器、Motion 运动传感器、Speed 速度传感器 3 者以外,恩智浦在其余 8 个领域的解决方案,都以 ARM 公版处理器架构为基础。恩智浦 V2X 方案的核心是 i.MX 应用处理器,根据定位的差异又分成 i.MX RT/i.MX 6/i.MX 8/i.MX 28/i.MX 7 系列(i.MX 应用处理器同时驱动了恩智浦的 Instrument Cluster,也就是车载信息娱乐系统主机)——无一例外,i.MX 系列处理器的最大标签,就是 ARM Cortex。

至于另外的 Radar Processor/Vision Processor/Lidar Processor/Ultrasonic Processor,则正好对应以 ARM Cortex R52/M 系列内核为基础的 S32K/R 系列。

同样的内核还成为了恩智浦两大打包式解决方案——负责传感器融合 Sensor Fusion 的 Bluebox 和负责车辆控制 Vehicle Control 的 Greenbox。

换句话说,恩智浦的主打产品里面,核心技术源于 ARM 的占了绝对多数。同样的情况还出现在更多汽车行业的大玩家身上。比如最近一年多以来在全球刷屏的高通骁龙 820A 数字座舱平台,其核心就是基于ARM Cortex A72+A53 架构深度优化的高通 820。

除此之外,汽车/安防领域几个如雷贯耳的芯片,比如赛灵思的 Zynq®UltraScale+™ MPSoC、安霸的 CV1、瑞萨 R-Car V3H,也都是基于 ARM 公版架构研发的。

安霸 CV1 结构图 年的车载芯片领域,ARM 依然是隐而不发的幕后大佬,其技术授权覆盖了几乎所有汽车芯片的顶级供应商。然而 L4/L5 的全自动驾驶时代正在加速向我们走来,ARM 还能在更高的自动驾驶维度上制霸行业吗?

自动驾驶的王座上没有 ARM?

AVCC 联盟里面有一个名字,叫做英伟达。从 年 1 月份以来,英伟达一直在挑战传统汽车产业的底线——黄仁勋企图用「一刀切」的方式,将一票 Tier1 供应商从自动驾驶的未来中踢出去。

Drive PX 是英伟达自动驾驶计算平台的早期名字。将这一计算平台装在量产车上的车企有且只有一家——- 年的特斯拉。特斯拉采购 Drive PX的理由,和别人不采购 Drive PX 的理由是一样的:只需一个方案,就可以胜任所有高级辅助驾驶计算任务。

对于特斯拉来说,使用 Drive PX(准确地说是 PX2),全车的摄像头和传感器只需要连接一个主板,整车的自动驾驶处理逻辑就是最简单高效的「一个大脑+N 个眼睛」,完美符合马斯克推崇的第一性原则。对于传统车企来说,使用英伟达方案意味着他们要从零开始搭建车辆传感器构架,自己培养自动驾驶算法团队——更重要的是,面对供应链伙伴现成的解决方案,传统车企戒掉饭来张口的习惯实在是太难了。

大众与大陆集团合作的自动驾驶试验车

虽然合作早期的阵痛一度让特斯拉声名狼藉,但 Autopilot 硬件 2.0/2.5 最终还是在特斯拉团队努力下与软件磨合成功,而马斯克也理解了英伟达的伟大野心,于是果断与老朋友黄仁勋「分手」,推出了特斯拉自研的自动驾驶芯片,性能爆表,并直接取名 FSD(Full Self Driving)。

英伟达的如意算盘很简单:基于 Drive PX 计算平台打造的高级辅助驾驶/自动驾驶汽车,整套传感器都在围绕英伟达自家芯片工作,于是车企后期更换合作伙伴的可能性会被压缩到极低,难度则会大幅度拔高。换句话说,上了我的贼船,你就别想跑。

马斯克已经看破了英伟达的「诡计」,并且亲自下场招揽芯片之神 Jim Keller 为其研发了 FSD 芯片。但并非每家车企都有能力自研芯片,何况相较于 Tier1 供应商将高级辅助驾驶功能打包成可远观不可亵玩的「黑匣子」,英伟达授人以渔的商业模式明显有利于车企为自动驾驶时代积累技术话语权。于是英伟达的朋友圈也在扩张,本土车企包括小鹏汽车和一汽,海外车企包括奥迪、丰田,都是英伟达除了特斯拉以外首批合作伙伴,如上文所说,丰田更是「承包」了英伟达发布会的首页。

可惜,以上种种,都和 ARM 没有关系。

上图是历代英伟达 Drive PX 平台的架构列表(来源维基百科),可以看到,尽管计算平台上依然配备了来自 ARM 的 CPU,但负责自动驾驶算法的主力,只能是英伟达自家 GPU。

我们可以再来看看特斯拉 FSD 芯片内部结构图,即使安排在整个芯片封装右边的12 个 ARM Cortex A72 处理器核心依然叫做「Main Processor」,然而大家都明白,真正代表 FSD 芯片能力的,依然是负责深度学习运算的神经运算核心。

有些芯片厂的操作更过分。Mobileye 一直以来都没有站队 ARM 阵营,而是坚持采用自研的MIPS指令集处理器——这一点正中移动互联网时代被 ARM 步步紧逼的英特尔下怀。

153 亿美元收购 Mobileye 之后,英特尔宣布将于 年量产 Eye Q5 芯片,采用全新的 MIPS 架构,以及车规级 7 纳米工艺,首家合作伙伴定格在宝马。自动驾驶应用的开拓者谷歌,已经将自家的深度学习处理器 TPU 更新到了第三代。尽管 TPU 的功耗依然未满足登上 Waymo 自动驾驶营运车辆的条件,但 Waymo 的实验室一直在用 TPU 做自动驾驶模拟运算和算法训练。

谷歌 TPU 2.0

RISC 指令集已经渗透到计算领域大小各方面,完全避开 ARM 的难度不小——但自动驾驶运算明显更依赖深度学习,GPU 和专用 FPGA 芯片的性能优势明显要比 ARM 主打的高能耗比嵌入式 CPU 更大。凭借着高效率、低功耗的特点,ARM 在车载芯片界的地位短时间内依然无法动摇,但自动驾驶运算芯片的三座大山——特斯拉、英伟达、谷歌都明示 ARM阵营无法成为自动驾驶汽车的真正大脑,即使主导创办了 AVCC 联盟,英国 IT 巨人前面的路依然非常难走。

扯远一点:供应链和车企的明争暗斗

蟹老板最近在参加某自主品牌电动车试驾的时候,和技术工程师聊到这样一个话题:「你们的前置摄像头方案是 Mobileye 的,后置雷达是安波福的,传感器的数据后融合你们是怎么解决的?」那位工程师仿佛伯牙遇到了子期:「您说的太对了,我们在这方面遇到了很大的困难。」同样的挑战摆在所有传统车企面前:在高级辅助驾驶,乃至自动驾驶时代,是应该继续采购供应链的现有方案,然后自己做数据后融合,还是直接采购芯片方案,然后自己搞算法?奥迪给出了一个似乎相对折中的方案:ZFAS。第一代 ZFAS 系统在 年推出,新一代奥迪 A8 正式搭载这一套方案。需要强调一下,ZFAS 主板上面完全没有奥迪的自研芯片:包括 Mobileye EyeQ3、英伟达 Tegra K1、Altera Cyclone V微控制器,以及英飞凌 SAK-TC297TX-128F300SBC(这名字是真的长)微控制器四颗芯片。

奥迪当然没有做买办,全套 ZFAS 方案的研发均由奥迪自家研发人员独立完成,德尔福只负责按照奥迪的要求生产——这也许正是供应链害怕看到的,有朝一日 Tier1 不再是技术的供应商,而只是方案的生产商。AVCC 联盟的结成,可能源于 ARM 的紧迫感,还可能出自传统汽车供应链对技术话语权流失的危机感。巨头们报团取暖,希望能统一战线,想出一个继续安稳过日子,各大车企乖乖掏腰包的法子。但有意思的是,这个联盟里面既有「反传统供应链」的急先锋英伟达,还有昔日供应链「韭菜」的代表——美日两家顶级车企。所以 AVCC 联盟是会像官网首页的那样,「Enable a common compute architecture(打造通用的计算平台)」,还是沦为博弈中的一纸戏言,在尚未明朗的自动驾驶趋势之前,为上一个时代的奠基者博取喘息之机?我们很快就会知道了。(完)

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