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爱芯元智:AI芯 加速汽车智能
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近两年,两大事件在汽车行业中引起了不小的波澜,一是端到端模型上车,以特斯拉 FSDV12 为代表,其安全接管里程达到了 100 多公里;二是端侧大模型在智能座舱中落地,从被动式互动变为主动式互动。

2024 年 11 月 14 日,在第四届汽车芯片产业大会上,爱芯元智市场与生态总监黄惠炜表示,市场有变化就会有机遇。他认为,不论是智能驾驶还是智能座舱,从 AI 层面而言,用户的需求都是拟人化,如拟人化驾驶、拟人化关怀。

爱芯元智车载事业部(品牌 " 爱芯元速 ")在芯片产品布局方面,充分考虑了未来智驾和智舱的感知计算需求,从芯片底层技术上做提前的布局以满足市场需求。爱芯元速坚持技术创新底色,手握两大核心技术:AI-ISP 以及混合精度 NPU,AI-ISP 让系统的传感器接入和处理能力更强;混合精度 NPU,原生支持 Transformer,并具有可编程的数据流微控制,在应对现阶段车端的感知计算能力方面表现出众。基于这两大核心 IP,爱芯元速将不断迭代芯片产品以支持更先进的智驾(ADAS、AD)和舱内计算(CMS/DMS/OMS 等)的需求。

 

黄惠炜 | 爱芯元智市场与生态总监

以下为演讲内容整理:

高速发展的汽车行业,需要创「芯」, 更需要专「芯」

自去年以来,有两个行业发展的新趋势:首先,智驾行业中,以特斯拉 FDV12 为代表的端到端模型上车,带来了极为流畅的驾驶体验,其安全接管里程超过百公里,这一应用极具吸引力。

其次,智能座舱领域也取得了显著进展。去年至今,已有大模型在智能座舱中落地,实现了从被动互动到主动互动的转变,我们预见这将为行业带来新的变革。

从这两个应用来看,AI 芯片市场充满了机遇。汽车智能化由用户驱动,无论是智能驾驶还是智能座舱,用户都期望获得拟人化的体验。在智能驾驶中,用户希望获得超越人类的驾驶感受;在智能座舱中,用户则希望感受到贴心的关怀,如根据语音及乘客位置主动调节车内温度等。

图源:演讲嘉宾素材

汽车智能与 AI 紧密相关,主要体现在智能驾驶和舱内感知计算上。智能驾驶从 L1 到 L3 的发展过程中,传感器类型、数量不断增加,算法从传统算法到 CNN、Transformer 等不断演进,对芯片底座的需求也随之变化。同样,智能座舱的发展也经历了从个性化识别到无感交互的过程,传感器和算法同样在不断升级。

从市场数据来看,ADAS 系统的装配率和渗透率在快速增长。2022 年渗透率还较低,但到 2024 年已接近 50%,市场增量巨大。到 2030 年,中国的 ADAS 市场规模将接近 3000 亿人民币,全球市场更是可能达到万亿规模。

我们进一步分析发现,中国 ADAS 市场中 L2 及 L2 以下的配置占据了 50% 以上的规模,基数很大,未来中短期内仍有快速增长的空间。而 NOA(领航辅助)的渗透率已接近 10%,标志着其逐渐成熟。一旦产品技术成熟,市场将快速发展。有些车厂甚至计划将高阶配置下放,这将产生规模效应,降低成本,更重要的是数据闭环,大量数据的收集训练,会让系统和算法变得更聪明,增强 OEM 的竞争力。

L2 在中国市场仍有很大的增长空间,而海外市场则拥有更大的规模,增长也会更快。结合当前趋势,可以预见未来一两年将迎来快速增长期。

另外,我们统计了座舱内计算感知相关的几个关键领域:DMS、OMS 以及大模型的多模态应用。DMS 的增长趋势显著,去年已达到两百多万台的体量,与智驾 NOA 数据增长相吻合。DMS 在国内与 NOA 相辅相成,既提升驾驶安全,也助力车辆获得五星级评价加分。

在中国,许多 DMS 集成进域控,而海外市场如欧盟,DMS 有望成为强标配。而 OMS,高端车配置的重要市场,总量虽不大,但今年有望突破百万规模,而欧洲市场因为有 ENCAP2026 的需求,而且电子架构迭代速度较慢,域控性能较弱,因此,海外市场如欧盟的独立体系在多模态领域具有巨大机遇。座舱多模态应用方面,市场刚兴起,由于大模型算法模型较新,老旧 SoC 或系统难以高效支持,特别是只支持传统 CNN 的座舱 SoC,所以存在协处理器的需求。

这个市场极具吸引力,那么它需要什么样的公司和 AI 芯片呢?首先,它需要产业链细化、规模足够大的公司,可以更好确保封装测试、管理和供应保障等方面的综合能力。其次,需要极致的专业化团队,具备量产芯片经验和打磨能力。

最后,创新至关重要。半导体行业,特别是汽车半导体行业,创新挑战巨大,迭代速度慢,但若能将创新技术复用到更多、更广的、迭代速度更快的行业,将不易被追赶。

从产品层面看,AI 芯片作为汽车端侧芯,需完成两项关键任务:接收数据并处理和进行计算。

传感器接入方面,需根据产品规划和定义确定所需传感器类型和路数,这要求深入理解市场需求。图像解析率和延迟等问题需通过技术积累和经验解决,特别是一些 corner   case,如过隧道等图像问题,而编解码能力则有助于构建数据闭环,这些都可以成为竞争优势。

计算方面,算力是基础,但并非全部。我们更关注对应的算力下的能效比、带宽和算子支持能力。能效比与制程相关,但在相同制程下,需要打造优异的芯片架构来提升能效比,比如业内现在流行的近存计算、存内计算,包括爱芯有的可编程微架构;算子支持方面,需原生支持常用的算子,比如现在业内 transfomer,并需要具备前瞻性预设,预测未来模型和算子发展,计算单元才具备足够的竞争力。

爱芯元智丰富的产品矩阵

爱芯元智是中国芯片百强企业,在芯片规模化出货方面,预计年营收可达 5 亿,年出货量几千万片;在技术积累上,拥有 70 多款产品和众多专利,覆盖智能驾驶、智能视觉、智能计算等多个领域。特别是智能视觉行业,我们的产品迭代迅速,一年就能推出几款新品,包括数模混合、高清、高性能 SOC 等,市场占有率颇高。2023 年车载芯片出货数十万片,今年更获得了多家车厂的定点合作。

公司还拥有两个重要的自研 IP,分别应用于传感器端和计算端。传感器端的 AI ISP 相比传统产品有 AI 性能的提升,我们是 AI ISP 最早落地的厂家之一;计算端的混合精度 NPU 则处于业界领先水平。此外,我们的系统层面设计低功耗,支持 codec 视频编解码技术,也是自研成果。

从产品技术层面来看,我们的 ISP 在图像处理方面表现出色,支持人眼和机器视觉,覆盖场景广泛,如前后视处理、CMS 应用等,都能实现低延迟和增强效果。在环视方面,支持 500 万像素的分辨率和拼接融合,DMS 和 OMS 则支持 RGB-IR 双光融合。对于大模型应用,我们的芯片能实现座舱内 RGB 的 3DNR 降噪,提升图像效果,助力端侧座舱大模型算法感知。此外,我们的 ISP 还具有高对比度 HDR、AI 降噪算法、去雾图像增强等关键能力,并支持多种传感器样式和动态范围 HDR 技术。

在 NPU 方面,我们的芯片在 Transformer 和 CNN 计算效能上均优于行业标杆芯片,CNN 而言,我们覆盖的 CNN 算子非常全面,同样在 Transformer 支持上,我们也是早在 2021 年规划定义的时候就预判了此模型发展,硬化了相应的算子等;除了在算子上支持能力外,爱芯 NPU 还支持多核异构和混合精度支持,特别是混合精度量化技术,通过低精度如 int4 的量化,能显著降低 DDR 存储与计算的数据量,提升效能。另外,爱芯 NPU 具备可编程的数据流微架构,在对应的智能驾驶类应用中,可以通过自定义编程能够保证最少的数据搬运,提升效能。并且,爱芯 NPU 具备成熟的存储工具链,为客户提供高性能、低成本、易使用的解决方案。

基于以上介绍的爱芯自有的 IP 而核心技术,在汽车赛道上规划了对应的芯片产品,部分产品已量产。左下角两块蓝色区域的芯片即为我们已量产芯片。

首先,M55H 芯片去年已在零跑汽车的 ADAS 系统中量产,今年也成功应用于广汽的多款车型。它具备 8TOPS 算力,支持 7.6 KDMIPS 和视频编解码功能,还有加密引擎。

其次,M76H 芯片拥有 60TOPS 算力和 35KDMIPS,其 NPU 原生支持 Transformer,功耗表现优秀,支持被动散热,功耗低于 10 瓦。

接下来,我们正在开发两款新芯片:M57 和 M77。M57 是 M55 的迭代版,内置 MCU 并增强了功能安全 ASIL-B,可以面向海外市场。M77 的算力将更大,支持端到端应用,并会持续优化以提升效能。

我们还规划了两款更大算力的 L3、L4 级别舱驾一体芯片。

针对每款芯片,我们都制定了相应的应用方案。例如,M55H 可用于 ADAS 一体机和 ADC   5V 域控制器等,可实现分时行泊一体以及座舱内的 DMS、CMS 应用。双 M76H 可支持 11V 域控,单 M76H 可实现 6A、7V 域控,支持高速 NOA 等应用。

在一体机应用方面,M55H 支持 200 万、800 万像素接入,外挂 MCU,功耗低,制程优秀,系统成本低。它还可支持数据闭环和关键器件国产化替代。M76 则支持前视 800 万、后视 260 万、周视 300 万像素接入,实现行车、泊车无缝切换。

在舱内应用方面,M55H 支持 CMS,双路 200 万像素 60 帧接入和输出,端到端时延小于 60 毫秒。图像效果优秀,特别是在低光照和强光环境下。同时,它还支持集成 BSD、DOW 等算法。

对于舱内多模态大模型感知交互,我们的芯片支持 2-3 路 800 万像素接入,原生支持 Transformer,支持 PCIE 接口,有成熟 NPU。

关于爱芯元速

爱芯元速是爱芯元智车载品牌,公司产品已通过 AEC-Q100 等认证,并满足 ASIL-D 开发流程。同时,还拥有信息安全认证。

我们定位为 Tier2,为客户提供参考设计、芯片、硬件参考设计以及 SDK 工具链,助力客户量产。在生态方面,保持开放态度,与众多算法合作伙伴合作。最后,我们的工程落地能力得到了验证。零跑汽车、广汽埃安等多款车型已量产或即将量产我们的芯片。此外,我们还获得了行业的认可,去年 ADAS 芯片出货量排名第二,并在 Canalys 评价中获得冠军矩阵的高分。

(以上内容来自爱芯元智市场与生态总监黄惠炜于 2024 年 11 月 14-15 日在第四届汽车芯片产业大会发表的《AI 芯 加速汽车智能》主题演讲。)

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