技术讲堂|要变天了!英伟达推2000 TOPS高算力芯片

或许让所有人都没有预料到的是,曾经在智能手机行业比拼芯片算力的军备竞赛,居然会在汽车行业再次“上演”。对此,缸哥想起了此前蔚来汽车创始人李斌曾表示,马力加算力是定义高端智能电动汽车的新标准。

或许不少读者曾因李斌对燃油车激进的言论有一些不好的印象,但是上述的观点确实反映了智能电动汽车时代的发展趋势,高算力芯片将会成为市场的主流。在这样的背景下,英伟达和高通在上周相继发布了高算力芯片。


汽车芯片的“进化论”

从英伟达推出的芯片Thor SoC来看,芯片强大的参数—2000 TOPS,让黄仁勋并没有将该芯片定义为“自动驾驶芯片”,而是明确表示这颗SoC就是为汽车的中央计算架构而生,车企能够利用这一颗芯片打造一个控制器,即可为自动泊车、智能驾驶、车机、仪表盘、驾驶员监测等多个系统提供算力。

从黄老板在发布会现场的介绍可以看出,芯片Thor SoC很有可能会在不久的未来重塑汽车市场格局。当然,有不少读者或许已经忘记了“SoC”与“MCU”之间的区别,因此缸哥接下来便和大家一起来回顾此前的讲解的“知识点”。


汽车芯片一般指的是汽车的计算芯片,按集成规模可分为MCU芯片和SoC芯片。

具体来看,MCU(功能)芯片通常只包含一个CPU处理器单元、存储和接口单元;而SoC(主控)为系统芯片,一般包含多个处理单元,比如CPU、GPU、DSP或NPU等,以及存储和接口单元。

毫无疑问,SoC芯片拥有比MCU芯片更强大的算力,也更具有优势,这一点在当下汽车市场最为适用。因为随着汽车电子化自动化程度的提升,车载传感器的数量也在持续增加,传统的分布式架构的弊端也的逐渐显现出劣势,如下:

一、ECU来自不同供应商,开发人员难以实现统一化编程和软件升级,整车OTA难度大;

二、分布式架构在新增传感器和ECU的同时,需要在车体内部署大量通信总线,给车辆带来更高的装配难度和提高车身重量。

当以MCU芯片无法满足发展需求时,那么汽车市场将会把重心放在SoC芯片的上,SoC芯片后续很有可能会出现阶梯状上升,因为通过汽车控制集中化,能够很好地解决以上问题。


不过,从当下的情况来看,SoC芯片主要还是运用在智能座舱上。与自动驾驶相比,智能座舱对芯片的要求较低,比如说在安全方面,毕竟即使芯片完全失灵,也不会对车内驾乘者的安全造成威胁,而且还可以轻松通过车规级要求。换句话说,随着SoC芯片的算力的不断提高,预计芯片“军备赛”的下半场将会集中在SoC芯片上。

有意思的是,车企似乎在对待“集中式”概念上也表现出了不谋而合的态度。相信不少人都知道极氪001,但是对产品背后的SEA浩瀚架构的了解却相对有限。浩瀚SEA架构便是集中式电子电气架构,将之前各自为战的ECU整合成三个功能域,包括座舱、运动和能量、自动驾驶,由高算管理ECU进行控制。


除了SEA浩瀚架构以外,包括比亚迪、特斯拉等车企在内都开始采用集中式电子电气架构。

英伟达加速进击

从上文得到的信息,我们可以预测一旦英伟达实现Thor的量产,那么它将会占据汽车领域的制高地。据恩智浦半导体公司(NXP)预测,2015-2025年汽车中代码量将会呈现指数级增长,其年均复合增速为21%。

结合部分媒体整合的数据来看,2014年-2022年汽车对芯片算力的要求愈发严苛,如下:

2014-2016年 特斯拉Model S的算力为0.256 TOPS;

2017年蔚来ES8的算力为2.5TOPS;

2019年特斯拉Model 3的算力为144 TOPS;

2020年小鹏P7的算力为30TOPS;

2021年智己L7的算力为1070 TOPS;

2022年蔚来ET7的算力为1016 TOPS。

从2014-2022年汽车产品算力进阶的情况来看,可以明显看出算力以指数增长,符合恩智浦的预测。需要注意的是,这也在一定程度上反映了智能驾驶功能不断进阶的同时,对芯片的要求越来越高。

需要注意的是,经过了数年的发展,英伟达在中高端自动驾驶芯片市场上已经拥有强势的地位,包括蔚来ET7、小鹏G9等中高端车型都选择英伟达的Orin自动驾驶芯片,以此来研发高速和城市NOA类自动导航辅助驾驶系统。

与此同时,英伟达还在积极开发下一代产品,希望能够保持并扩张自己在智能汽车领域的市场位置。最明显的就是,去年英伟达发布的Atlan直接被Thor所替代,且Thor芯片不再主打自动驾驶这张老牌,而是利用超大的算力,直接立下了中央计算过主芯片的标杆。


这意味着,英伟达的目标市场已经不再局限于自动驾驶,而是希望自己的产品能够遍布整个汽车“版图”。

别让芯片“卡脖子”!

在看到英伟达、高通等国外芯片厂商进击的同时,不少人都会对自主芯片感到担忧,毕竟我们才刚刚解决了传统“三大件”技术卡脖子问题,大家都不希望我们在“弯道超车”时,再一次出现“急刹”。

从目前的情况来看,虽然自主品牌在近几年非常注重芯片的发展,但是我国自产的汽车芯片规模产业还远远不及国外。


从市场上来看,据中金公司公布的研究数据来看,预计2030年自动驾驶芯片的中国市场规模将会达到813亿元,全球市场规模为2224亿元。

其中,中国2030年L2/L3芯片市场规模将达到493亿元,L4/L5芯片市场规模为320亿元;全球2030年L2/L3芯片市场规模1348亿元,L4/L5芯片市场规模为876亿元。这表明了在任意芯片市场规模上,中国占据的市场份额还是比较少,侧面反映了中国芯片发展仍处于不成熟阶段。

不过,与传统汽车MCU市场被垄断不同,高级别自动驾驶SoC芯片市场中除了聚集了部分传统汽车芯片厂,包括英特尔、高通等,同时也给予了地平线、黑芝麻等初创公司同等机会。


早前,缸哥曾提及,汽车芯片之所以制造难度大,除了因为需要处理门类繁多的数据、满足不同感知系统而去不断提升芯片的算力以外,还需要考虑芯片的可靠性、耐用性、安全性等。举个例子,常规消费类芯片和元器件只需满足0℃-70℃便能达到要求。

相比之下,汽车对芯片和元器件的要求更加严苛,对安装在不同位置芯片有着不同的需求,基本高于民用产品的需求,例如安装在发动机舱的芯片要求-40℃-150℃。

另外,与普通电子消费品的芯片相比,车规级半导体在实现大规模量产的时候,需要保证极高的产品一致性,对于组成复杂的汽车来说,一致性差的半导体元器件导致整车出现安全隐患是肯定不能接受的,因此需要严格的良品率控制。仅仅是在制造工艺上,芯片的制造难度的门槛便已经非常高。


然而,在当下众多的国产芯片厂商中,缸哥依旧看到了“希望”,比如说地平线、黑芝麻等。黑芝麻的芯片产品中A1000虽然已经是其最杰出的代表,但是其最高的70 TOPS算力较英伟达Orin的最高单芯片算力200 TOPS仍有较大差距。


单从算力差距来看,自主品牌确实与国外有明显差距,但这一差距将会随着时间推移而不断磨平。

总的来说,当下是发展国产高算力芯片的最佳时机,一旦失去的话,那么我们的汽车工业或许会再次出现技术“卡脖子”。需要注意的是,黑芝麻A1000、地平线MatriX、华为MDC 600等都具有满足L2级以上自动驾驶的算力,这意味着能够打破国外技术桎梏,大大降低消费者的购车成本。

总结

过去,吉利汽车创始人李书福曾表示,造车莫过于一张沙发加四个轮子;现如今,苹果认为造车就是一个智能手机加四个轮子。二者不同观点存在差异的背后,其实是汽车在顺应时代的发展。对此,缸哥认为在汽车电动化不断提速的同时,智能化也应该加速发展,尤其是在硬件方面。


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