國產智駕和座艙芯片與外資差距主要在CPU,當然這與市場定位也有關系。實際上,CPU消耗的成本遠高于AI部分,Mobileye的CPU也很弱。不過,要打破外資壟斷高端,這個短板必須補齊。
智駕和座艙芯片廠商芯片對比
數據來源:公開資料整理
***與外資芯片差距一目了然,主要就在CPU領域。***陣營CPU最高的是主要做手機芯片的展訊,其A7870平臺配置了車規級6nm制程處理器,8核設計,包括1個2.7GHz的A76大核、3個2.3GHz的A76中核以及4個2.0GHz的A55小核。GPU采用NATT 4核@850Mhz,擁有217 GFLOPS浮點算力;NPU算力達到8 TOPS。
圖片來源:紫光展銳
紫光展銳的A7870和瑞芯微的RK3588以及芯擎科技的龍鷹一號,與高通的SA8155P相比,CPU架構基本差不多,但高通的CPU核心頻率稍高,因此CPU算力達105K DMIPS。
ARMCPU架構
來源: ARM
A55是Arm大小核架構中的小核,主要配合A76大核使用,一般運行頻率在1.8GHz,是國內最常用的架構。地平線、黑芝麻和芯馳都是用A55,或許這三家都在下一代產品計劃用A72,之所以用A55應該還是出于成本的考慮。而紫光展銳主要是針對手機芯片,其手機芯片早就用了A76;瑞芯微產品線比較廣,成立也超過20年;芯擎背后有吉利和ARM撐腰,A76架構獲得的成本可能會低一點。
德州儀器的TDA4之所以能橫掃行泊一體市場,主要競爭力來自三方面:
1 | 方便兩片級聯,CPU算力達50K。雙TDA4VM大行其道,百度和大疆均有采用并都已實現量產,其中百度主要客戶是長城,大疆的主要客戶則為上汽通用五菱。 |
2 | 內含高性能MCU,省下一片MCU的成本。在汽車芯片供應緊張的2021年,MCU特別緊缺,價格波動很大,整車廠很難適應MCU價格的大起大落,因此渴望智駕芯片與MCU融為一體,降低供應鏈的管理難度。雖然TDA4內部的MCU還遠不能與單獨的MCU如TC397比,但針對要求不高的場合,TDA4內部的MCU足夠。 |
3 | 近似硬線加速的OpenVX,可以跨多個軟件平臺,大大減少了研發過程,雖靈活性不足,但除了算法變化頻繁的新興造車外,大部分傳統車企的需求還是可以滿足。 |
行泊一體的興起讓一眾原本致力于L4的初創公司找到了救命稻草,百度、大疆、紐勱科技、MAXIEYE、禾多科技、易航智能、福瑞泰克、知行科技、小馬智行、輕舟智航、AutoBrain、元戎啟行,基本都是以TDA4為主的方案,當然它們同時也有其他方案;而傳統Tier-1跟進稍慢,但競爭力更強,經緯恒潤和德賽西威也有TDA4方案,進展很快。
智能駕駛方面對CPU的要求也越來越高,高性能CPU的成本和門檻都遠高于高性能NPU。想要1000TOPS以上AI算力易如反掌,但要超過300K的CPU算力,全球只有英偉達、英特爾、AMD、蘋果、三星、聯發科、亞馬遜這七家能做到。
新思科技的ARC NPX6NPU IP讓3500TOPS唾手可得(見下圖)。
圖片來源:新思科技
英偉達最新的Thor毫無疑問會采用其最新的Grace CPU,只不過不會是驚人的72核,估計是12核或16核。
英偉達的GPU-CPU Superchip可以看做是Thor的放大版。
Grace Hopper超級芯片的內部框架圖
圖片來源:英偉達
Hopper實際就是英偉達的H100 GPU。
Grace CPU內核是ARM的Neoverse V2,代號Demeter,ARM在2022年9月正式對外發布,不過英偉達至少在2021年中期就應該拿到了該內核架構的授權,2022年中期就基本完成Grace CPU的開發,這也是英偉達第一個CPU。GPU和NPU(AI)都是協處理器,也就是devices,CPU才是host。某種意義上,GPU和NPU是與鼠標、鍵盤一樣的外設,一切全由CPU安排任務和處理數據。
Transformer時代,CPU作用得到進一步強化,一是大量數據進入Transformer前要做token嵌入,需要用到大量三角函數運算,且是串行的,只有CPU最合適。二是Transformer每一層內部并行計算,外部串行計算。需要大量的分支跳轉以及歸一化用到的矢量運算。只有矩陣乘法的NPU很難處理,必須增加標量和矢量運算單元。
圖片來源:ARM
阿里達摩院引以自豪的芯片倚天710也是基于Arm Neoverse的,不過是性能更低的N系列中的N2架構,性能遠不及V2架構的英偉達Grace,單線程也不如更早期的亞馬遜 Graviton3。
圖片來源:ARM
Arm Neoverse V2主要為高性能矢量和機器學習而設計。
英偉達Grace CPU特性
圖片來源:英偉達
英偉達的144核心的Grace CPU采用Arm V9指令集,附帶SVE2(Scalable VectorExtension)指令集,就是支持靈活矢量長度(128-2048,以128為步長)的指令,為了HPC和ML而設計。這個CPU的浮點算力極高,達到7.1TFLOPS,而英偉達H100(SMX5)也不過是34TFLOPS。
Grace內部結構
圖片來源:英偉達
英偉達的Grace CPU是兩個CPU用NVLink C2C并聯的,Thor肯定無需這么做,只需要單片。
高通也在自研CPU,不過不是基于Arm架構的,而是高通收購的Nuvia架構。
高通基于Nuvia架構的CPU
圖片來源:高通
高通在2021年投資者大會上宣布下一代CPU將由收購的Nuvia團隊設計,預計2023年有樣品可以供大客戶,目標市場針對筆記本電腦市場,并且將擴展到移動、汽車和數據中心領域。
Nuvia由三位蘋果前高管創立,他們分別是杰拉德·威廉姆斯(GerardWilliams III), 古拉蒂(Manu Gulati)和布魯諾(John Bruno)。這三位創始人都曾在蘋果工作過,且在iPhone芯片部門擔任過高管職務,擁有超過20年的半導體工程經驗,迄今已獲得100多項專利。其中,威廉姆斯曾擔任蘋果CPU和A系列SoC首席設計師,九年期間幾乎負責了蘋果所有芯片的研發,包括Cyclone、Typhoon、Twister、Hurricane、Monsoon和Vortex等架構。他于2019年初離開蘋果公司。除了蘋果,另外兩位創始人還在谷歌工作過,其中古拉蒂曾在AMD和谷歌從事芯片研究,且在蘋果公司工作了八年,從事移動端SoC的開發;而布魯諾曾在谷歌從事芯片研究工作,2012年加入蘋果公司,并在芯片平臺架構小組工作了五年多。2019年2月,三人在美國加州圣克拉拉郡聯合創立Nuvia。2019年11月15日,Nuvia宣布完成5300萬美元的A輪融資,由著名的硅谷投資者Capricorn Investment Group和戴爾技術資本領投,Mayfield、WRVI Capital以及NepentheLLC參投。加上2020年9月官宣完成的2.4億美元的B輪融資,Nuvia兩輪總募集資金達到了2.93億美元。2021年1月高通以14億美元收購了Nuvia。
目前第一款基于Nuvia設計的芯片已經在測試中,2023年底就會正式推出,目前有三個型號,分別是SC8380、SC8370、SC8350,分別是12、10、8核心,12核心即8個大核心,4個小核心。Nuvia設計的首款芯片主要用于筆記本電腦上,即8CXGEN4,這一點從型號就可以看出,8CX GEN3的頂配型號是SC8280。車載領域會略微靠后,約在2024年底會推出基于Nuvia設計的CPU的車載芯片。
受限于成本因素,***用ArmNeoverse或Cortex-x3不大可能,但是A55確實低了點,Cortex-A72應該是入門機型也能用的起的,能用A76更好。
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原文標題:國產智駕和座艙芯片與外資差距在哪?
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